Die Nuklidkarte in seiner aktuellsten Version ist eine komplette Liste aller bekannten Atome und ihrer nuklearen Eigenschaften. Während das Periodensystem der Elemente derzeit „lediglich“ 118 Einträge besitzt, zählt die neunte Edition der Nuklidkarte fast 4000 Einträge.
Grundlage
Ein Atomkern, einst für den kleinsten Baustein der Materie gehalten, besteht aus Protonen und Neutronen. Er ist von Elektronen umgeben, die hier aber ersteinmal keine größere Rolle spielen. Wenn wir von Elementen reden, sei es Sauerstoff oder Kupfer, sprechen wir von einem Atom mit einer festgelegten Anzahl von Protonen. Ein Sauerstoff Atom etwa zeichnet sich durch acht Protonen im Atomkern aus, Kupfer durch 29. Da Elemente nur durch die Protonenzahl definiert sind, kann die Anzahl der ungeladenen Neutronen im Atom variieren ohne das Element zu verändern. Stickstoff ist Stickstoff, unabhängig davon ob der Atomkern neben den 7 Protonen 3 oder 16 Neutronen enthält.
Atome die nicht nur durch eine eindeutige Anzahl an Protonen, sondern auch durch eine feste Neutronenzahl definiert sind, heißen Nuklide. Genaugenommen ist auch das nicht hundertprozentig richtig. Ein Nuklid ist ein einzigartiger Kernzustand. Das relevante Schlagwort hierfür ist Kernisomerie, darauf einzugehen würde aber an dieser Stelle zu weit gehen. Wir merken uns: Nuklide sind Atome mit einer festen Anzahl an Protonen und Neutronen.
Aufbau der Nuklidkarte
In seinen Grundzügen ist die Nuklidkarte recht einfach zu verstehen. Jeder Kasten steht für ein eigenes Nuklid. Von oben nach unten steigt die Anzahl der Protonen, jedes Element hat also seine eigene Zeile. In diesen Zeilen steigt die Neutronenzahl von links nach rechts. Ganz unten links steht H-1, gewöhnlicher Wasserstoff, im Kern lediglich ein Proton. Ganz oben auf der rechten Seite findet sich in der neunten Edition Uuo-294, Ununoctium, heute als Oganesson bekannt, mit 118 Protonen und 176 Neutronen.
Am auffälligsten sind wohl die vielen unterschiedlichen Farben. Sie machen eine Aussage über die radioaktiven Zerfälle, die ein Nuklid durchläuft, wenn es nicht stabil ist. Auch hier würde eine detaillierte Beschreibung den Rahmen sprengen. Für den Moment reicht es festzuhalten, dass alle schwarzen Nuklide stabil sind, sie durchlaufen keinen Zerfall und behalten stets die gleiche Anzahl Neutronen und Protonen. Instabile Nuklide, also alle farbigen Felder auf der Nuklidkarte sind instabil. Über kurz oder lang durchlaufen sie radioaktiven Zerfall, dabei ändern sie in der Regel die Anzahl ihrer Protonen und Neutronen und werden zu einem anderen Nuklid.
Nuklidkarte vs Periodensystem
Auf den ersten Blick liegt es nahe die Nuklidkarte mit dem allseits bekannten Periodensystem der Elemente zu vergleichen. Beide listen bekannte Atome, folgen einer internen Ordnung und sind sehr nützlich, wenn man weiß, wie man sie lesen muss. Es muss allerdings klar festgehalten werden, dass das eine nicht besser ist, als das andere. Die Nuklidkarte ist keine erweiterte Form des Periodensystems und das Periodensystem keine besser sortierte Variante der Nuklidkarte.
Beide betrachten Atome nach anderen Gesichtspunkten und enthalten teilweise stark unterschiedliche Informationen. Das Hauptaugenmerk der Nuklidkarte sind die Atomkerne, während sich das Periodensystem stärker auf die Elektronenhülle konzentriert, die die Kerne umgibt.
Quelle für diesen Artikel ist die neunte Edition der Karlsruher Nuklidkarte (ISBN 978-3-943868-04-3) unterstützt durch Informationen aus meinen Chemiestudium.