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Kaliumiodid

Kaliumiodid

  Kaliumiodid ist das weiße, unter starker Abkühlung sehr leicht in Wasser lösliche Kalium-Salz der Iodwasserstoffsäure. Es entsteht bei der Reaktion von Kalilauge mit Iod: \mathrm Durch Glühen des Iodid-Iodat-Gemisches mit Kohle lässt sich auch das Kaliumiodat (KIO3) zu Kaliumiodid reduzieren: \mathrm Kaliumiodid wird im Labor zur Herstellung von Iod-Kaliumiodid-Lösung (Lugolsche Lösung) verwendet. Es dient auch zur Herstellung von Silberiodid und zur Produktion von Pharmazeutika. Iodiertes Speisesalz enthält Kaliumiodid. Kaliumiodid hat auch im Strahlenschutz eine Bedeutung. In Form von Tabletten wird Kaliumiodid bei Strahlenunfällen vorbeugend verabreicht. Zumindest in der Schweiz wird Kaliumiodid präventiv an die Bevölkerung im Umkreis von 20 km um Kernkraftwerke abgegeben. Das schweizerische Bundesamt für Gesundheit ordnet bei einem Unglücksfall die Einnahme der Kaliumiodidtabletten über Sirenenalarm und Radiomitteilungen an. Kaliumiodid setzt sich in der Schilddrüse ab und verhindert dadurch eine Aufnahme von radioaktiven Iod- und Cäsium-Isotopen, da sich Cäsium chemisch ähnlich verhält wie Kalium (Iodblockade). In ganz Österreich werden Kaliumiodid-Tabletten der Firma Lannacher mit einer Kaliumioditkonzentration von 65 mg für Kinder und Jugendliche kostenlos bevorratet. Eltern können für ihre Kinder jederzeit in Apotheken die Tabletten abholen. Deutsche Energieversorger haben 2004 für den Unglücksfall ebenfalls bei Lannacher 137 Millionen Tabletten bestellt. Wie und zu welchem Zeitpunkt diese Tabletten ausgegeben werden obliegt der Verantwortung der Länder. Kategorie:Chemische Verbindung Kaliumiodidversorgung Schweiz: [http://www.bag.admin.ch/dienste/medien/2001/d/01121839.htm] ja:ヨウ化カリウム

Kalium

Kalium, (von Kali aus arab. al qalja = Pflanzenasche) ist ein chemisches Element der 1. Hauptgruppe des Periodensystems mit der Ordnungszahl 19.

Geschichte

Am 19. November 1807 berichtete Davy, es sei ihm gelungen, durch Elektrolyse von schwach angefeuchteten Ätzalkalien zwei verschiedene Metalle zu gewinnen; das eine Metall nannte er Sodium (dies ist noch heute die französische und englische Bezeichnung für Natrium), weil es in Soda enthalten ist, das andere Potassium (= englische und französische Bezeichnung für Kalium), weil man es aus Pottasche gewinnen kann. Im deutschen Sprachgebiet wird das Sodium Davys seit 1811 nach einem Vorschlag von Berzelius als Natrium bezeichnet, während man für das Potassium Davys den von Klaproth 1796 eingeführten Ausdruck Kalium (von arab.: al-qali = Asche, aus Pflanzenasche gewinnbar) übernahm.

Vorkommen

Kalium kommt in der Natur nur als Kation in Kaliumverbindungen vor. Im Meerwasser liegt die durchschnittliche Konzentration bei etwa 0,38 gK+/l. Natürlich vorkommende kaliumhaltige Minerale sind:
- Sylvin - KCl

- Sylvinit - KCl
- NaCl

- Carnalit - KCl
- MgCl2
- 6 H2O

- Kainit - KCl
- MgSO4
- 3 H2O

- Schönit - K2SO4
- MgSO4
- 6 H2O

- Polyhalit - K2SO4
- MgSO4
- MgSO4
- 2 CaSO4

- Orthoklas (Kalifeldspat) - K[AlSi3O8]

Eigenschaften

Mineral Analog den anderen Alkalimetallen reagiert Kalium mit anderen Elementen und Verbindungen sehr heftig und kommt in der natürlichen Umwelt nur in gebundener Form vor. Chemisch ist es reaktionsfähiger als Natrium. Kalium reagiert heftig mit Wasser unter Bildung von Kaliumhydroxid und Freisetzung von Wasserstoff. Bei Luftzutritt entzündet sich der Wasserstoff, es kann dabei zu Verpuffungen und Explosionen kommen. In trockenem Sauerstoff verbrennt es unter violetter Flamme zu Kaliumhyperoxid KO2. An feuchter Luft reagiert es mit Wasser und Kohlenstoffdioxid weiter zu Kaliumcarbonat. In flüssigem Ammoniak ist Kalium, wie alle Alkalimetalle, unter Bildung einer blauvioletten Lösung gut löslich. Mit den Halogenen Brom und Iod setzt sich Kalium unter Detonation zu den entsprechenden Halogeniden um. Die Entsorgung von Kalium geschieht durch vorsichtiges Einbringen kleiner Stücke des Metalls in einem großen Überschuss an tert-Butanol, in dem es sich unter Bildung des Alkoholats auflöst. An der Luft überzieht sich die silberweiß glänzende Schnittfläche des frischen Metalls innerhalb von Sekunden mit einer bläulich schimmernden Oxidschicht. Metallisches Kalium wird deshalb unter Schutzgas oder Paraffinöl aufbewahrt. Im Gegensatz zu Natrium kann Kalium bei längerer Lagerung dennoch Krusten aus Oxiden, Peroxiden und Hydroxiden bilden, die das Metall in Form rötlich-gelber Schichten überziehen und die bei Berührung oder Druck explodieren können. Eine sichere Entsorgung ist dann nicht mehr möglich, hier bietet sich nur noch der Abbrand des kompletten Gebindes unter kontrollierten Bedingungen an. Kalium besteht zu 0,012% aus dem radioktiven Isotop K40 welches einen wesentlichen Beitrag zur natürlichen Radioaktivität liefert.

Verwendung

Kalium wird hauptsächlich in schnellen Brütern in Form einer Na-K-Legierung als Kühlflüssigkeit eingesetzt. Ansonsten hat metallisches Kalium nur geringe technische Bedeutung, da es durch das billigere Natrium ersetzt werden kann.
- Dotierung von Wolframdrähten zur Herstellung von Glühlampenwendeln
- NaK Wärmelegierung (Siehe Natrium)
- Kaliumluftfilter ( Kalipatronen ) u.a. auf U-Booten zur Luftfilterung im Einsatz

Biologische Bedeutung

Wasserlösliche Kaliumsalze werden überwiegend als Düngemittel verwendet, da Pflanzen die im Boden vorkommenden Kaliumsilicate schlecht aufschließen können. Wichtige kaliumhaltige Düngemittel:
- Kornkali mit MgO
- Patentkali
- Kaliumsulfat
- Nitrophoska
- Hakaphos Kalium ist ein essentieller Mineralstoff, der tägliche Bedarf des Menschen liegt bei ungefähr 2.000 mg. Kaliumreiche Lebensmittel sind u.a. Pilze, Bananen, Bohnen, Käse, Spinat und Kartoffeln, in denen es mit bis zu 5g Kalium/100 g Lebensmittel vorkommt. Im Körper spielt Kalium eine herausragende Rolle bei der Regulation des Membranpotentials. Die intrazelluläre Kaliumkonzentration liegt bei ungefähr 150 mmol/l, extrazellulär finden sich 4 mmol/l. Die Konzentration an Natrium liegt intrazellulär bei ca. 10 mmol/l, extrazellulär bei 140 mmol/l. Diese Konzentrationsunterschiede werden durch die Na/K-ATPase aufrecht erhalten und sind für die Funktion der Zelle lebenswichtig. Ein dauerhaftes Verschieben dieser zellulären Konzentrationen kann bei erhöhter (Hyperkaliämie) oder erniedrigter (Hypokaliämie) Blutkaliumkonzentration auftreten und führt zu Krankheitssymptomen, die lebensbedrohend sein können. Die in den USA zu Hinrichtungen verwendete Giftspritze enthält Kaliumchlorid, das zu einer Lähmung der Herzmuskulatur und damit zum Tode führt. Kalium gehört zu den wichtigsten Elektrolyten der Körperflüssigkeit und ist für die Steuerung der Muskeltätigkeit mit verantwortlich. Bei Hochleitungssportler kann es durch übermäßiges Ausschwitzen von Kalium, zu Krämpfe und Erschöpfunszustände kommen.

Nachweis von Kalium

Neben dem spektroskopischen Nachweis kann man in Wasser gelöste Kalium-Ionen mit ionenspezifischen Elektroden nachweisen. Die meisten Kaliumelektroden nutzen die spezifische Komplexierung von Kalium durch Valinomycin C54H90N6O18, welches in einer Konzentration von etwa 0,7 % in eine Kunststoffmembran eingebettet ist.

Verbindungen

In seinen Verbindungen kommt Kalium nur als 1-wertiges Kation vor:
- Kaliumbromid
- Kaliumcarbonat (Pottasche)
- Kaliumchlorat
- Kaliumchlorid
- Kaliumchromat
- Kaliumcyanid
- Kaliumdichromat
- Kaliumfluorid
- Kaliumhydrid
- Kaliumhydroxid
- Kaliumhyperoxid
- Kaliumiodat
- Kalium-Natrium-Tartrat (Seignette-Salz)
- Kaliumnitrat
- Kaliumpermanganat
- Kaliumpolysulfid
- Kaliumsulfat
- Kaliumthiocyanat
- Kaliumhexacyanoferrat(III)

Weblinks


- [http://www.vitaminwelten.com/index.php?id=88 Vitaminwelten GmbH Vitalstoff-Bibliothek: Kalium]
- [http://userpage.chemie.fu-berlin.de/~tlehmann/sonderab/kalium.html Entsorgung von Kalium]
- http://www.m-ww.de/gesund_leben/ernaehrung/mineral_spuren/kalium.html Kategorie:Chemisches Element Kategorie:Alkalimetall Kategorie:Periode-4-Element ja:カリウム ko:칼륨 simple:Potassium th:โพแทสเซียม

Iodwasserstoffsäure

Iodwasserstoffsäure HI ist eine Lösung von Iodwasserstoff in Wasser. Die Salze heißen Iodide. Die wässrige Lösung von Iodwasserstoff (HI) reizt die Atemwege und verursacht schwere, schlecht heilende Verätzungen. Daher ist beim Umgang mit Iodwasserstoffsäure stets Vorsicht geboten. Iodwasserstoffsäure wird durch Synthese hergestellt. Dazu bieten sich folgende Möglichkeiten: Aus Kaliumiodid: 2 KI + H2SO4 → 2 HI + K2SO4 Aus Iod: I2 + H2S → 2 HI + S Aus rotem Phosphor und Iod: 2 P + 3 I2 → 2 PI3 — +6H2O → 6 HI + 2 H3PO3 Weiterhin bietet sich die nachstehende Möglichkeit an, um saubere trockene Iodwasserstoffsäure zu synthetisieren. Decahydronaphthalin + 3 I2 → Tetrahydronaphthalin + 6 HI Ausfrieren mit trockenem Ammoniak: NH3 + HI ⇔ NH4I (denn HI dissoziiert: 2 HI ⇔ H2 + I2) Kategorie: Chemische Lösung

Kalilauge

Kalilauge ist der Trivialname für eine stark alkalische, ätzende, wässrige Lösung von Kaliumhydroxid. Mit Kalilauge lässt sich im Labor Kohlenstoffdioxid aus Gasgemischen entfernen, da es mit dem gelösten Kaliumhydroxid zu Kaliumcarbonat reagiert:
\mathrm
Große Mengen Kalilauge werden in der chemischen Industrie zur Herstellung von Seifen und Farbstoffen verbraucht. Kalilauge neutralisiert, wie andere Laugen, Säuren aller Art, wobei jeweils Kaliumsalze entstehen. Beispielsweise reagiert KOH mit Salzsäure HCl zu Wasser und Kaliumchlorid. Kategorie:Chemische Lösung

Kohle

Kohle ist ein schwarzes oder bräunlich-schwarzes, festes Sedimentgestein, das durch Carbonisierung von Pflanzenresten (Inkohlung) entstand und zu mehr als 50 Prozent des Gewichtes und mehr als 70 Prozent des Volumens aus Kohlenstoff besteht. Es wird auch "Schwarzes Gold" genannt. Kohle ist ein Energieträger und wird vom Menschen als fossiler Brennstoff verwendet.

Entstehung

Das Ausgangsmaterial von Kohle ist hauptsächlich pflanzlichen Ursprungs wie beispielsweise Farnen (Baumfarne). Beim Absterben versanken diese Pflanzen im Sumpf. Unter diesen Bedingungen kommt kein Sauerstoff an die Pflanzen und es kann keine Zersetzung durch aerobe Bakterien stattfinden. Es entstand Torf. Bei Meereseinbrüchen wurden diese Sümpfe mit Sedimenten bedeckt. Unter dem wachsenden Druck und erhöhter Temperatur begann der Prozess der Inkohlung. Der Druck presste das Wasser aus dem Torf und es entstand zuerst Braunkohle (der geringe Druck presste nur wenig Wasser aus der Kohle), mit mehr Überlagerungen steigerte sich jedoch der Druck, immer mehr Wasser wurde aus der Kohle heraus gepresst und nach und nach wurde aus der Braunkohle Steinkohle und mit nochmals mehr Druck Anthrazit. Die Qualität der Kohle tief unter der Erde ist besser, weil hier, bedingt durch den hohen Druck der Überlagerungen, der Wassergehalt niedriger ist als an der Oberfläche. Insbesondere während des Karbons (vor etwa 280 bis 345 Millionen Jahren) entstanden mächtige Kohlelagerstätten, die heute zu den weltweit wichtigsten Energielieferanten zählen.

Verwendungszweck

Kohle wird überwiegend als fester Brennstoff benutzt, um Wärme durch Verbrennung zu erzeugen. Dabei entstehen Kohlendioxid, Wasserdampf und andere Gase wie Schwefeldioxid. Um elektrische Energie zu erzeugen, wird mittels der Wärme Wasserdampf erzeugt, der wiederum Turbinen antreibt. Um zu vergleichen, welche Energiemenge mit welcher Kohle gewonnen werden kann, bedient man sich meist der Steinkohleeinheit. Ungefähr 50% des derzeitigen Strombedarfes in Deutschland wird durch Kohle gedeckt, Steinkohle und Braunkohle sind dabei in etwa gleich stark vertreten. Die derzeit bekannten Lagerstätten, die mit der heutigen Technologie erschlossen werden können, reichen für mindestens 300 Jahre. Moderne Kohlekraftwerke setzen eine Vielzahl von Techniken ein, um die Schädlichkeit der Abfallprodukte zu beschränken und gleichzeitig die Effizienz des Verbrennungsprozesses zu steigern. In einigen Ländern sind diese Techniken allerdings nicht weit verbreitet, zumal sie die Investitionskosten des Kraftwerks erhöhen. Ein nicht unbeträchtlicher Teil der Kohle wird nach ihrer Verkokung (siehe auch Koks) zur Reduktion von Erzen, hauptsächlich Eisenerz, in Hochöfen verwendet. Ab dem 19. Jahrhundert fand die Kohle auch Verwendung zur Herstellung von Stadtgas, welches für die Straßenbeleuchtung und das Kochen sowie Heizen verwendet wurde. In Gaswerken gewann man das Stadtgas durch die Trockendestillation aus der Kohle - ein Nebenprodukt war der Koks. Im 20. Jahrhundert wurde das Stadtgas weitgehend durch das Erdgas ersetzt. Im 18. Jahrhundert wurde Braunkohle unter dem Namen Umber oder Cöllnische Erde als Farbpigment verwendet.

Umweltproblematik

Umber Bei der Verfeuerung von Kohle entsteht sehr viel klimaschädliches CO2. Insbesondere Braunkohlekraftwerke mit ihrem vergleichsweise niedrigen Wirkungsgrad stoßen sehr viel davon aus. Die CO2-Freisetzung ist prinzipbedingt und kann nicht verhindert werden, sondern nur durch einen besseren Wirkungsgrad der Kraftwerke und dadurch geringeren Kohleverbrauch in Maßen reduziert werden. Das Schwefeldioxid, das vor allem bei der Verbrennung von Braunkohle entsteht, ist mitverantwortlich für den Sauren Regen. Bei modernen Stein- und Braunkohlenkraftwerken werden die Abgase in Rauchgasentschwefelungsanlagen (siehe auch REA, REA-Gips) von Schwefeldioxid, durch katalytische (SCR) oder nichtkatalytische (SNCR) Entstickung von Stickoxiden und in elektrischen Abscheidern von Staub gereinigt. Bei der Gewinnung von Braunkohle im Tagebau können ähnlich wie bei weiten, trockenen Äckern in der Landwirtschaft große Staubmengen entstehen. Daher ist der Einsatz von effizienter Staubbekämpfungstechnik unerlässlich. Außerdem gibt es einen immensen Flächenverbrauch. Um Lagerstätten möglichst vollständig hereingewinnen zu können, werden bisweilen sogar ganze Dörfer verlegt. Ein weiterer Aspekt ist die Absenkung des Grundwasserspiegels auf ein Niveau unterhalb der tiefsten Fördersohle im Braunkohlentagebau. Dies geschieht mit Tauchpumpen in extra dafür geschaffenen Brunnen. Eine Absenkung des Grundwasserspiegels kann negative Auswirkungen auf die Flora haben, da obere Bodenschichten trockenfallen können. Auch führt die Absenkung zu einem Trockenfallen nahegelegener Brunnen, die ihr Wasser aus dem betroffenen Grundwasserleiter beziehen.

Unterteilungen

Grundwasserleiter

Braunkohle

Braunkohle ist die minderwertige Kohle und wird fast ausschließlich als Brennstoff für die Stromerzeugung genutzt. Sie ist bräunlich-schwarz und hat einen hohen Feuchtigkeitsanteil, teilweise bis zu 50 Prozent. Ihr Kohlenstoffgehalt liegt bei 65-70 % in der wasserfreien Kohle. Der Schwefelgehalt beträgt bis zu 3%. Sie wird vor allem im Tagebau abgebaut.
- Abbaustätten In Deutschland gibt es drei große Braunkohle-Reviere, die Niederrheinische Bucht, das Mitteldeutsche (siehe auch: Mitteldeutsche Straße der Braunkohle) und das Lausitzer Revier Bitterfeld Revier/Mitteldeutscher Revier((Halle-Leipzig-Bitterfeld)) Entstehungszeit der Braunkohle ist das Tertiär. Wie bei der Steinkohle spielt auch hier das Holz abgestorbener Bäume eine Rolle, welches unter Druck und Luftabschluss den Prozess der Inkohlung durchlief. Jedoch ist Braunkohle in einem jüngeren Erdzeitalter entstanden, deswegen unterscheidet sie sich qualitativ von der Steinkohle zum Beispiel durch einen höheren Schwefelgehalt und einer groben, lockeren und porösen Grundmasse, in der auch große Einschlüsse (mitunter ganze Baumstämme) zu finden sind. Bei der Braunkohle unterscheidet man die Glanzbraunkohle, Mattbraunkohle und die Weichbraunkohle. Die Sorten mit einem hohen Anteil flüchtiger Bestandteile lassen sich in einer Kokerei zu Koks verarbeiten. Je nach Stärke des Verfahrens erhält man Schwel- oder Grudekoks Huflattich ist laut des Heilpflanzenbuches von Gerhard Madaus von 1938 die einzige Pflanze, die problemlos auf reiner Braunkohle gedeihen kann. Bei der Braunkohlenverfeuerung fällt als Nebenprodukt Braunkohlenflugasche an. Siehe auch: Liste deutscher Tagebaue für eine Auflistung der deutschen Gebiete, in denen Braunkohle gefördert wird.

Steinkohle

Steinkohle ist ein Sammelbegriff für höherwertige Kohlen. Entstehungszeit der Steinkohle ist das Karbon. Entstanden ist sie aus großen Urwaldbeständen, die im Prozess des Absterbens große Mengen Biomasse anhäuften, ähnlich wie in einem Torfmoor zur heutigen Zeit. Diese Ablagerungen wurden teilweise in regelmäßigen Abständen (deswegen gibt es im Steinkohlebergbau meist mehrere Flöze) durch andere Sedimente wie Tone und Sand/Sandsteine abgedeckt. Dadurch wurde das organische Ausgangsmaterial unter Luftabschluss und hohen Drücken und Temperaturen solange verdichtet und umgewandelt, bis ein fester Verbund aus Kohlenstoff, Wasser und unbrennbaren Einschlüssen in Form von Asche entstand. Diesen Prozess nennt man Inkohlung. Steinkohle zeichnet sich durch eine schwarze, feste Grundmasse aus, in welcher mitunter Einschlüsse und Abdrücke prähistorischer Pflanzen zu finden sind.
- Abbau- / Lagerstätten: Ruhrgebiet Aachener Steinkohlenrevier Saarland Ibbenbüren (Antrazitkohle) Der Abbau von Steinkohle erfolgt in Deutschland in Tiefen (Teufe) von ca. 800-1750m. In den USA z.B. kann Steinkohle im Tagebau in Tiefen von 0-70m gewonnen werden. Daher ist diese Kohle in der Produktion viel billiger und kommt auch in Deutschen Kraftwerken häufiger zum Einsatz als heimische Kohle. Damit in Deutschland nicht ausschließlich Kohle aus dem Ausland verstromt wird, existiert die Steinkohlesubvention. Ruhrkohlen werden nach dem Gehalt an Flüchtigen Bestandteilen (F.B.), bezogen auf die wasser- und aschefreie Kohle (abgekürzt: waf), in folgende Kohlenarten eingeteilt: Gasflammkohlen [> 35 % F.B. (waf)], Gaskohlen [35 - 30 % F.B. (waf)], Fettkohlen [30 - 20 % F.B. (waf)], Esskohlen [20 - 14 % F.B. (waf)], Magerkohlen [14 - 10 % F.B. (waf)], Anthrazit [< 10 % F.B. (waf)].

Fettkohle

Fettkohle ist eine dichte Kohle, für gewöhnlich schwarz, manchmal dunkelbraun, oft mit gut erkennbaren hellen und matten Streifen und wird überwiegend als Brennstoff in der Energieerzeugung genutzt. Ein großer Teil wird auch zur Erzeugung von Wärme in der Industrie oder zur Gewinnung von Koks eingesetzt. Fettkohle ist die häufigste Kohlenart im Ruhrgebiet. Ihr Feuchtigkeitsgehalt liegt für gewöhnlich unter 20 Prozent. Ihr Kohlenstoffgehalt liegt bei ~88 % in der wasserfreien Kohle. Der Schwefelgehalt beträgt bis zu 1%. Ein weiteres Kennzeichen der Fettkohle ist ihr hoher Anteil an flüchtigen Bestandteilen. Deshalb verbrennt Fettkohle mit einer langen, leuchtenden und stark rußenden Flamme.

Anthrazitkohle

Am anderen Spektrum der Kohlensorten hinsichtlich des Gehaltes an flüchtigen Bestandteilen befindet sich der Anthrazit als die höchstwertige Kohlesorte. Er wird überwiegend zur privaten und gewerblichen Raumheizung genutzt. Diese Kohlensorte besitzt eine ungewöhnlich große Härte. Der Feuchtigkeitsgehalt von frisch abgebautem Anthrazit ist gewöhnlich unter 15 Prozent. Ihr Kohlenstoffgehalt liegt über 91 % in der wasser- und aschefreien Kohle. Der Schwefelgehalt beträgt bis zu 1%. Im Anthrazit sind nur geringe flüchtige Bestandteile gebunden. Deshalb verbrennt diese Kohleart mit einer sehr kurzen und heißen Flamme von bläulicher Farbe. Ruß und sichtbare Rauchgase entstehen nur wenig bei diesem Brennstoff. Die Farbe von Anthrazit ist ein metallisch glänzendes dunkles Grau, woher dieser Brennstoff auch seinen Namen hat (Anthrazit griech. Glanzkohle).

Koks

Der Koks ist ein fester, kohlenstoffhaltiger Rückstand, der aus asch- und schwefelarmer Fettkohle gewonnen wird. Dabei werden in Kokereien ihre flüchtigen Bestandteile entfernt, indem sie in einem Ofen unter Luftausschluss bei mehr als 1400 °C erhitzt wird, so dass der feste Kohlenstoff und die verbleibende Asche verschmelzen. Dieser Prozess, die Verkokung, gehört zu den Verfahren der Kohleveredelung. Koks brennt mit einer nahezu unsichtbaren blauen Flamme. Es entstehen dabei keinerlei Ruß oder sichtbares Rauchgas. Koks wird als Brennstoff und als Reduktionsmittel bei der Eisenproduktion in Hochöfen eingesetzt. Er hat eine stumpf-graue Farbe und ist dabei hart und porös. Bei der Koks-Herstellung fällt als Nebenprodukt Steinkohlenteer an. Weitere Formen der Steinkohle sind in der Reihenfolge abnehmender flüchtiger Bestandteile Gaskohle, Gasflammkohle, Flammkohle, Esskohle, Magerkohle und als Sonderform Faulschlammkohle. Kohle wurde bis 1963 insbesondere in England in Chaldron gemessen.

Öl aus Kohle

Steinkohle ist auch zur Erzeugung von unkonventionellem Erdöl geeignet. Wenn die Erdölreserven knapp werden, kann auf dieses Verfahren zurückgegriffen werden.

Siehe auch


- Kohle/Tabellen und Grafiken

Weblinks


- http://www.gvst.de
- http://www.lausitzer-bergbau.de
- [http://www.bergschaeden.info Bergbaureviere in Deutschland]
- [http://www.steinkohle-portal.de Steinkohleportal]
- [http://www.deutsche-steinkohle.de Steinkohlen-Bergbau in Deutschland]
- [http://www.getec.info Braunkohle, Braunkohlenstaub]
- [http://www.energie-fakten.de/wirkungsgrade.html Wie haben sich die Wirkungsgrade der Kohlekraftwerke entwickelt und was ist künftig zu erwarten?]
- [http://www.wiener-gasometer.at/de/technik/gas/index.html Gewinnung von Stadtgas aus Kohle, Trockendestillation von Kohle]
- [http://www.wisoveg.de/rheinbraun/norsdsued.html Die rheinische Braunkohle] Kategorie:Gestein Kategorie:Brennstoff Kategorie:Stoffgemisch Kategorie:Bergbau ja:石炭

Reduktion

Das Wort Reduktion (Verb reduzieren) ist aus dem latein. reducere (= zurückführen) abgeleitet und bedeutet in der gehobenen Alltagssprache eine Verringerung des Ausmaßes einer Eigenschaft. Dies kann sich sowohl auf messbare Größen (zum Beispiel Anzahl, Umfang, Gewicht) als auch auf abstrakte Größen beziehen:
- „Man einigte sich auf eine Reduktion der Gehälter im Ausmaß von [...]“
- „Der Abgeordnete XY wurde auf seine normale Bedeutung reduziert.“
- „Der Transitverkehr reduziert die Lebensqualität der Anwohner merklich.“ In einigen Wissenschaften hat das Wort Reduktion vielfach eine spezielle Bedeutung, deren Gemeinsamkeit in der Rückführung auf eine tiefere oder günstigere Stufe oder auf zugrundeliegende Tatsachen besteht („vom Besonderen zum Allgemeinen“) (Siehe: Reduktionismus): # In der Mathematik die Verringerung des Grades von Gleichungen, von Polynomen usw. Siehe: Differenzialgleichungen # in den messenden Naturwissenschaften die Bereinigung der Messwerte von modellierbaren Störeinflüssen, manchmal auch allgemein die Auswertung von Messungen, wenn die gesuchten Größen nicht unmittelbar selbst gemessen wurden: ## die topographische Reduktion bei Schwereanomalien ## Neigungsreduktion bei astronomischen oder geodätischen Messungen, siehe Libelle oder Reduktion auf Horizont oder Geoid ## bei Vermessungsarbeiten die Korrektur physikalischer Signallaufzeiten wegen der Refraktion usw. ## in der Meteorologie das Umrechnen des auf Standorthöhe gemessenen Luftdrucks auf Meereshöhe ## in der Astronomie die Bestimmung von Sternkoordinaten beispielsweise aus Durchgangszeiten an einem Meridiankreis und ähnliches # in der Chemie das Maß der Fähigkeit chemischer Verbindungen zur Abgabe von Sauerstoffmolekülen in einer bestimmten Versuchsanordnung. Siehe: Reduktion (Chemie), Metallreduktion, Reduktionsmittel # in der Komplexitätstheorie (einem Teilgebiet der theoretischen Informatik) das Ausdrücken eines Problems als Instanz eines anderen Problems. Siehe: Reduktion (Theoretische Informatik) # in den Geisteswissenschaften ganz allgemein die Erklärung eines Phänomens durch seine zugrundeliegenden Aspekte # in der Philosophie die Befreiung der Erfahrung von der natürlichen „Offensichtlichkeit“ – nach Edmund Husserl als transzendentale Reduktion bezeichnet. Siehe: Reduktionismus #in der Wissenschaftstheorie eine neopositivistische Lehre (der Reduktionimus). Siehe: Reduktionismus # in der Pädagogik und Anthropologie der Weg vom Beobachten von Details zum Ganzen und das dadurch vertiefte Verstehen (anthropologische Reduktion) # in der Malerei eine Reduzierung auf wesentliche Elemente und Ausdrücke. Siehe: Romantische Reduktion Das Wort Reduktionen bezeichnet die in Südamerika von Jesuiten im 17. und 18. Jahrhundert eingerichteten Schutzgebiete, um indigene Völker vor der Ausbeutung zu schützen. Siehe: Jesuitenreduktionen

Silberiodid

Silberiodid (AgI) ist ein hellgelber Feststoff der aus Silber- und Iodid-Ionen gebildet wird.

Lösligkeit in anderen Flüßigkeiten

Silberiodid ist in konzentrierter Ammoniaklösung unlöslich.

Darstellung

Silberiodid wird durch Ausfällen aus einer Silbernitrat-Lösung mit Hilfe von Kaliumiodid gewonnen. AgNO_3 + KI \rightarrow AgI_ + KNO_ Silberiodid wird unter anderem verwendet um, aus Flugzeugen versprüht oder von Raketen fein verteilt, kleinste Kondensationskerne zur Regen- oder Hagelbildung zu erzeugen. siehe: Hagelflieger Kategorie:Chemische Verbindung

Strahlenschutz

Unter Strahlenschutz versteht man den Schutz von Mensch und Umwelt vor den schädigenden Wirkungen ionisierender und nicht ionisierender Strahlung (aus natürlichen und künstlichen Strahlenquellen). Der Strahlenschutz ist insbesondere wichtig für Betreiber kerntechnischer Anlagen wie zum Beispiel Kernkraftwerke und im Bereich der Medizin (siehe Radiologie).

Prinzipien

Grundsatz der Notwendigkeit und Rechtfertigung

Es darf keine Strahlenanwendung ohne einen daraus resultierenden Nutzen geben. Jede Strahlenanwendung ist so gering wie möglich zu wählen (Minimierungsgebot). Der Verbraucher ist vor dem Zusatz von radioaktiven Stoffen in Produkten zu schützen.

Grundsatz der Optimierung

Alle Strahlenexpositionen müssen so niedrig wie vernüftigerweise möglich gehalten werden. (ALARA Prinzip: (engl.) As Low As Reasonably Achievable)

Gesetzliche Grundlagen

EURATOM

Dieser europäische Vertrag regelt den Umgang mit radioaktiven Stoffen und ist internationale Grundlage für alle nationalen gesetzlichen Regelungen (siehe auch: EURATOM). Auf seiner Grundlage erarbeitet die Europäische Kommission strahlenschutzspezifische Richtlinien, die nach Anhörung durch das Europäische Parlament und Festlegung durch den Ministerrat für alle Mitgliedsstaaten bindend sind und in nationales Recht umgesetzt werden müssen. In diese Richtlinien gehen vor allem die Empfehlungen und Erkenntnisse internationaler Organisationen (s.u.) ein.

in Deutschland

Atomgesetz (AtG)

Das Atomgesetz bildet in Deutschland die nationale rechtliche Grundlage für den Umgang mit radioaktiven Stoffen (insbesondere Kernbrennstoffe). Auf ihr bauen folgende Verordnungen auf: Strahlenschutzverordnung StrlSchV), Röntgenverordnung (RöV). Zweck des Gesetzes (§ 1 AtG) ist,
- die Nutzung der Kernenergie zur gewerblichen Erzeugung von Elektrizität geordnet zu beenden und bis zum Zeitpunkt der Beendigung den geordneten Betrieb sicherzustellen,
- Leben, Gesundheit und Sachgüter vor den Gefahren der Kernenergie und der schädlichen Wirkung ionisierender Strahlen zu schützen und durch Kernenergie oder ionisierende Strahlen verursachte Schäden auszugleichen,
- zu verhindern, daß durch Anwendung oder Freiwerden der Kernenergie die innere oder äußere Sicherheit der Bundesrepublik Deutschland gefährdet wird,
- die Erfüllung internationaler Verpflichtungen der Bundesrepublik Deutschland auf dem Gebiet der Kernenergie und des Strahlenschutzes zu gewährleisten.

Röntgenverordnung (RöV)

Die Röntgenverordnung reguliert in Deutschland die Nutzung von Röntgenstrahlen. Sie regelt den Schutz vor Schäden durch Röntgenstrahlen mit Hilfe von Strahlenschutzmaßnahmen, insbesondere bei der Durchführung medizinisch radiologischer Diagnostik. Das Röntgen von Patienten dürfen nur Personen mit Fachkunde. Diese muss in Deutschland alle 5 Jahre aktualisiert werden.

Strahlenschutzverordnung (StrlSchV)

Die Strahlenschutzverordnung (StrlSchV) in Deutschland regelt die Grundsätze und Anforderungen für Vorsorge- und Schutzmaßnahmen bei der Anwendung und Nutzung radioaktiver Stoffe einerseits, sowie bei Strahlenbelastung zivilisatorischen und natürlichen Ursprungs andererseits. Darunter fällt auch die medizinische Anwendung radioaktiver Stoffe sowie die Strahlentherapie. Aktuelle Fassung: [http://bundesrecht.juris.de/bundesrecht/strlschv_2001/ September 2005] (pdf-Datei). In einer [http://www.drheusinger.de/download/strahlenschutzanweisung/strlschanweisung_komplett_fs_aka.pdf Strahlenschutzanweisung] sind Mitarbeiter in Institutionen mit radioaktivem Umgang über die Inhalte und Auslegung der Strahlenschutzverordnung zu unterweisen. Die Unterweisung wird i.d.R. von einem sogenannten Strahlenschutzbeauftragten (SSB) vorgenommen. Dieser muss über einen geeigneten Fachkundenachweis verfügen und von einem Strahlenschutzverantwortlichen bestellt werden. Die Fachkunde muss alle 5 Jahre aktualisiert werden.

in Österreich

In Österreich gilt seit dem 1. Januar 2003 ein novelliertes Strahlenschutzgesetz (StSG), mit dem das EU-Recht umgesetzt wird und das alte von 1969 ablöst. Darauf aufbauend gilt noch die Strahlenschutzverordnung von 1972, die aber auch noch angepasst werden muss. Zukünftig wird es in Österreich zwei getrennte Strahlenschutzverordnungen geben, eine allgemeine Strahlenschutzverordnung. Die endgültige Fassung der allgemeinen Strahlenschutzverordnung ist bis spätestens Sommer 2005 geplant.

Internationale Organisationen

In Europa ist die Europäische Atomgemeinschaft (EURATOM) die wichtigste Organisation in Hinblick auf den Strahlenschutz. Die auf ihrer Grundlage erlassenen Richtlinien sind für alle Mitglieder der europäischen Gemeinschaft bindend und müssen in nationales Recht umgesetzt werden. Die EURATOM-Richtlinien gehen vor allem auf die Empfehlungen der International Commision of Radiological Protection (ICRP) zurück. Diese weltweit anerkannte Organisation stützt ihre Erkenntnisse vor allem auf Untersuchungen von Überlebenden der Atombombenexplosionen von Hiroshima und Nagasaki. Daneben gibt es eine Reihe weiterer Organisationen, deren Einfluss auf die nationale Gesetzgebung aber eher gering ist:
- UNSCEAR: United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation (Wien)
- ILO: Internationale Arbeitsorganisation der UN (Genf)
- IAEA: Internationale Atomenergie-Organisation (Wien)
- WHO: Weltgesundheitsorganisation

Kernmaterialüberwachung

Der Umgang mit radioaktiven Stoffen und deren Überwachung fällt je nach Zuordnung unter atomrechtliche Vorschriften und internationale Verpflichtungen. Die Kernmaterialüberwachung setzt organisatorische und physikalische Prüfmethoden ein, die eine Überwachung des spaltbaren Materials ermöglichen und die unerlaubte Entnahme entdecken. Aus rechtlicher Sicht regelt in Deutschland § 70 der Strahlenschutzverordnung (StrlSchV) die Mitteilungspflichten über Gewinnung, Erzeugung, Erwerb, Abgabe und sonstigen Verbleib sowie den Bestand an radioaktiven Stoffen einschließlich der erforderlichen Buchführung. Während die Gewinnung, Erzeugung etc. innerhalb eines Monats der zuständigen Behörde mitzuteilen ist, erfolgt die Mitteilung des Bestands an radioaktiven Stoffen am Ende jeden Kalenderjahres. In Deutschland wird die Kernmaterialüberwachung von (EURATOM) und IAEA (Internationale Atomenergie-Organisation) durchgeführt:
- Die Überwachung durch Euratom wird in der Euratom-Verordnung 3227/76 geregelt und in den besonderen Kontrollbestimmungen im Einzelnen festgelegt.
- Die Internationale Atomenergiebehörde IAEO, die Bundesrepublik Deutschland und die Europäische Atomgemeinschaft haben ein Verifikationsabkommen abgeschlossen. In diesem Abkommen und seinen Ergänzenden Abmachungen, die die anlagenspezifischen Anhänge (Facility Attachments) enthalten, sind die Modalitäten für die Kontrolle durch die IAEO festgelegt.

Siehe auch

Atomsemiotik, Strahlenrisiko

Glossar Strahlenschutz


- http://www.fz-juelich.de/gs/genehmigungen/glossar-strlsch/ Ein umfassende "Glossar Strahlenschutz" findet sich auf den Internetseiten des Forschungszentrums Jülich (Sicherheit und Strahlenschutz). Es konzentriert sich auf den betrieblichen Strahlenschutz und ist speziell für Personen erstellt worden, die beruflich mit Strahlung umgehen. Das Glossar beinhaltet viele Definitionen und Begriffe aus Gesetzen und Verordnungen.
- http://www.bfs.de/bfs/glossar.html Ein Glossar zum Strahlenschutz hat das Bundesamt für Strahlenschutz (BfS) ins Internet gestellt. Es enthält Begriffe aus verschiedenen naturwissenschaftlichen Disziplinen und aus der Kerntechnik inkl. Endlagerung sowie Abkürzungen.

Literatur


- T. Schmidt (Hrsg.): Handbuch diagnostische Radiologie. Springer, Berlin, 2003. ISBN 3-540-41419-3 : über Strahlenphysik, Strahlenbiologie, Strahlenschutz
- Bayerisches Ministerium für Umwelt, Gesundheit und Verbraucherschutz (Hrsg.): Radioaktivität und Strahlungsmessung : 244 Seiten, Artikel-Nr: stmugv_stra_00004, 2003. ISBN 3-910088-01-5; kostenlos bestellbar auf den Internetseiten des Ministeriums (http://www.umweltministerium.bayern.de) unter "Reaktorsicherheit". : Gute Übersicht über (fast) alle Themen des Strahlenschutzes, der Messung und des Umgangs mit Radioaktivität
- Bayerisches Ministerium für Umwelt, Gesundheit und Verbraucherschutz (Hrsg.): Radioaktivität und Gesundheit : 224 Seiten, Artikel-Nr: stmugv_stra_00001, 1996. ISBN 3-910088-82-1; kostenlos bestellbar auf den Internetseiten des Ministeriums (http://www.umweltministerium.bayern.de) unter "Reaktorsicherheit". : Gute Übersicht über Strahlenwirkung auf Menschen und biologische Materie, natürliche und zivilisatorsische Strahlenexposition, Radioökologie und Radionuklide in der Medizin
- Koelzer, W.: Lexikon zur Kerntechnik : Forschungszentrum Karlsruhe. 251 Seiten; kostenlos zu bestellen beim Forschungszentrum Karlsruhe - Öffentlichkeitsarbeit (http://www.fzk.de/fzk/idcplg?IdcService=FZK&node=1303). Nach eigener Aussage "Die Bibel“ aller Nachschlagewerke zum Thema Kernenergie. Fachbegriffe der Kerntechnik werden darin leicht verständlich erklärt. Das Kernenergielexikon ist "online" auch als pdf-File erhältlich: http://iwrwww1.fzk.de/kernenergielexikon/.

Weblinks


- [http://www.fz-juelich.de/gs/genehmigungen/glossar-strlsch/ "Glossar Strahlenschutz" des Forschungszentrums Jülich für Personen, die beruflich mit Strahlung umgehen oder entsprechende Vorkenntnisse haben.]
- [http://linus.rad.rwth-aachen.de/lernprogramm/stra.htm Gute Zusammenfassung der Basiskenntnisse zum Strahlenschutz]
- [http://www.gaa.baden-wuerttemberg.de/Vorschriften/Str/2_1_1.pdf Strahlenschutzverordnung]
- [http://www.drheusinger.de/download/strahlenschutzanweisung/strlschanweisung_komplett_fs_aka.pdf Strahlenschutzanweisung]
- [http://ikrweb.uni-muenster.de/aqs/index.html Aktuelles zum Thema Strahlenschutz in der Medizin]
- [http://www.bag.admin.ch/strahlen/d/index.php Schweizer Bundesgesundheitsamt Abteilung Strahlenschutz]
- [http://www.icrp.org/ Internationale Strahlenschutz Organisation (ICRP)]
- [http://www.bfs.de/ Bundesamt für Strahlenschutz Salzgitter]
- [http://www.gfstrahlenschutz.de/ Linkseite zum Thema Strahlenschutz]
- [http://www.fz-juelich.de/gs/Home/ Webseiten des Forschungszentrums Jülich (FZJ) - Geschäftbereich Sicherheit und Strahlenschutz u.a. mit Informationen zum Strahlenschutz, Arbeitsschutz, Umgebungsüberwachung, Genehmigungen sowie Forschungs- und Entwicklungsprojekten.]
- [http://fhh.hamburg.de/stadt/Aktuell/behoerden/wissenschaft-gesundheit/verbraucherschutz/arbeitsschutz/arbeitsbelastungen/physikalische-belastungen/strahlenschutz/strahlenschutzthemen/start.html/ Amt für Arbeitsschutz in Hamburg - Referat Strahlenschutz] Kategorie:Kernenergie !Strahlenschutz Kategorie:Katastrophenschutz

Kernkraftwerk

Ein Kernkraftwerk (KKW) oder Atomkraftwerk (AKW) ist ein Elektrizitätswerk zur Gewinnung von elektrischer Energie durch Kernspaltung in Kernreaktoren. Die Erzeugung elektrischer Energie geschieht indirekt: Die Wärme, die bei der Kernspaltung entsteht, wird auf ein Kühlmedium übertragen, wodurch dieses erwärmt wird. Im Normalfall besteht das Kühlmittel aus Wasser; bei der Erwärmung wird Wasserdampf erzeugt, der dann eine Dampfturbine antreibt. In einigen Fällen besteht ein Kernkraftwerk aus mehreren Blöcken, die für sich völlig unabhängig voneinander elektrischen Strom erzeugen. elektrischen Strom

Einleitung und Wortherkunft

Physikalische Grundlage für den Betrieb eines Kernkraftwerkes ist die thermische Energie, die bei der Spaltung von Atomkernen aufgrund eines Massendefektes nach der von Einstein formulierten Beziehung E = m c² entsteht. Für die bei Kernreaktionen, insbesondere der Radioaktivität, freiwerdende Energie wurde 1899 der Begriff Atomenergie von Hans Geitel geprägt, damals fehlten allerdings die Kenntnisse über den Aufbau von Atomen. Aufgrund dieser Erkenntnisse, insbesondere das Wissen über die Existenz des Atomkerns, ist der heutige naturwissenschaftliche Fachbegriff Kernenergie. Daraus abgeleitet entstanden die synonymen Begriffe Kernkraftwerk (KKW) und Atomkraftwerk (AKW). Der Begriff Atomkraftwerk wurde 1960 für das Versuchsatomkraftwerk Kahl benutzt. 1966 wurde (analog beispielsweise zur englischen Bezeichnung Nuclear Power Plant – NPP) für die Kraftwerke Rheinsberg und Gundremmingen A die Bezeichnung Kernkraftwerk verwendet.

Reaktortypen und Funktionsweise

In Kernkraftwerken werden unterschiedliche Reaktortypen eingesetzt die sich im Wesentlichen durch die verwendeten Kernbrennstoffe, Kühlkreisläufe und Moderatoren unterscheiden. Die wichtigsten sind:
- Leichtwasserreaktor (LWR): Als Reaktorkühlmittel wird hier leichtes Wasser verwendet, welches das in der Natur am häufigsten vorkommende Wasser ist, gebildet mit dem leichten Wasserstoff-Isotop 1H. Das leichte Wasser dient gleichzeitig als Moderator. Als Brennstoff geeignet ist angereichertes Uran mit einem U-235-Massenanteil zwischen etwa 1,5 und 6 Prozent. Der LWR wird ausgeführt als
  - Druckwasserreaktor (DWR):Druckwasserreaktor Das Reaktorkühlmittel transportiert die Kernspaltungswärme in einem geschlossenen Kreislauf, dem Primärkreislauf, zu mehreren Dampferzeugern, mit denen in einem sekundären Kreislauf der Dampf zum Antrieb der Turbinen erzeugt wird. Dieser Sekundärkreislauf ist nicht mehr Teil des Kontrollbereichs. Zum Typ der Druckwasserreaktoren gehört auch der European Pressurized Water Reactor (EPR).
  - Siedewasserreaktor (SWR): Das Reaktorkühlmittel wird im Reaktordruckbehälter verdampft und direkt den Turbinen zugeführt. Der gesamte Wasser-Dampfkreislauf ist damit Teil des Kontrollbereichs. Im störungsfreien Betrieb verlässt das Reaktorkühlmittel das Containment, eine druckdichte Stahlkugel, des DWR nicht, im SWR dagegen gelangt es bis in die Turbinen und Kondensatoren des Wasser-Dampfkreislaufs.
- Schwerwasserreaktor (HWR): Schweres Wasser (D2O) als Reaktorkühlmittel wird mit schwerem Wasserstoff, dem Deuterium, gebildet, das Neutronen schlechter absorbiert. Deshalb kann als Brennstoff Natur-Uran mit einem Massenanteil an U-235 von etwa 0,7 Prozent verwendet werden.
- RBMK: Der RBMK ist ein Reaktor sowjetischer Bauart, der Graphit als Moderator und Wasser als Kühlmittel verwendet, daher kann zum Betrieb Uran mit der natürlichen Isotopenverteilung verwendet werden. Die Bauart macht den Betrieb dieser Reaktoren sehr unsicher, deswegen werden sie nach der Katastrophe von Tschernobyl nicht mehr gebaut. Allerdings sind auf dem Gebiet der ehemaligen Sowjetunion noch einige Reaktoren dieser Bauart mit einigen technischen Verbesserungen weiterhin in Betrieb.
- Flüssigmetall gekühlter Brutreaktor (Schneller Brüter): Der Brutreaktor erzeugt während des Betriebs spaltbares Plutonium aus dem Uran und ermöglicht dadurch eine um 60 Prozent höhere Brennstoffausnutzung. Flüssiges Metall (z.B. Natrium), das Neutronen nicht abbremst ("moderiert"), wird als Reaktorkühlmittel eingesetzt und erzeugt über einen Wärmetauscher den Dampf für die Turbinen.
- Thorium-Hochtemperaturreaktor (THTR): Thorium-232, aus dem durch Neutroneneinfang der Kernbrennstoff Uran-233 entsteht, ist in tennisballgroßen Graphitkugeln eingebettet (daher auch Kugelhaufenreaktor), die von Helium als Reaktorkühlmittel gekühlt werden (anfangs muss dennoch etwas Uran-233 oder ein anderer Kernbrennstoff vorhanden sein, damit die Reaktion beginnen kann). Das Helium wird dabei auf ca. 1000 °C erhitzt und erzeugt über einen Wärmetauscher den Dampf für die Turbine, oder wird direkt auf eine Gasturbine geleitet. Im experimentellen Stadium befinden sich derzeit Kernkraftwerke, die Kernfusion als Wärmequelle verwenden. Diese Kraftwerke werden meist als Fusionskraftwerke bezeichnet. Der wichtigste Bestandteil eines Kernkraftwerks ist der Kernreaktor. In ihm finden die Spaltungsprozesse statt. Viele Kernkraftwerke werden mit mehreren Kernreaktoren gebaut. In einem solchen Fall spricht man von mehreren Reaktorblöcken. In den Kraftwerken wird bei der Spaltung schwerer Atomkerne die Bindungsenergie der Atomkerne in thermische Energie umgewandelt (der so genannte Massendefekt).Massendefekt In Siedewasserreaktoren bringt diese thermische Energie direkt Wasser zum Sieden und erzeugt somit Wasserdampf. In Druckwasserreaktoren erhitzt die Spaltung dagegen unter starkem Druck stehendes Wasser. Dieses Wasser wird im Primärkreislauf durch einen Wärmetauscher, den sog. Dampferzeuger, geleitet und bringt dort Wasser im Sekundärkreislauf zum Sieden. Durch dieses Vorgehen wird erreicht, dass die für die Stromerzeugung nötigen Anlagen (z.B. die Turbinen) nicht radioaktiv kontaminiert werden. Mit dem Dampf werden schließlich Wärmekraftmaschinen gespeist, die Generatoren zur Erzeugung des elektrischen Stroms antreiben. Ein Reaktor kann über seinen Neutronenfluss geregelt, angefahren und abgeschaltet werden, indem man Neutronen absorbierende Stoffe wie etwa Cadmium, Gadolinium oder Bor in den Reaktorkern bzw. neutronenverlangsamende (sogenannte Moderatoren) Stoffe wie Graphit, Wasser, oder Schwerwasser zugibt oder entfernt. Graphit Dies geschieht z. B. kurzfristig mit Hilfe der Steuerstäbe und bei Druckwasserreaktoren längerfristig durch Zugabe bzw. Entzug von Borsäure im Reaktorkühlkreislauf. In der Praxis wird die vom Generator zu erzeugende elektrische Leistung am Turbinenregler vorgegeben und die thermische Leistung des Reaktors automatisch nachgeführt. Als Kernbrennstoff wird in den meisten heute betriebenen Kernkraftwerken Uran eingesetzt. Es gibt weltweit viele Kraftwerke mit einer Nutzungslizenz für MOX-Brennelemente, so auch in Deutschland. Mischoxid (MOX) ist ein Gemisch aus Uranoxid und Plutoniumoxid. Plutonium hat als Brennstoff eine höhere Energieausbeute, ist also effizienter als Uran. Die Verwendung von höher angereichertem Plutonium ist allerdings sowohl aufgrund der Waffenfähigkeit des Brennstoffes als auch wegen der höheren Komplexität der Sicherheitssysteme eines Brutreaktors, der mit Plutonium betrieben wird, umstritten.

Reaktorregelung

Regelung der Leistung eines Kernkraftwerks. Je nach Reaktortyp gibt es verschiedene Möglichkeiten, die Leistung zu regulieren. Hierzu zählen zum Beispiel das schrittweise Einfahren der Steuerstäbe und die Regulierung der Borkonzentration im Primärkreislauf. Die Regelung erfolgt heute nur noch automatisch. Es werden verschiedene Werte gemessen (Druck, Temperatur, Neutronenfluss, usw.), und an Hand derer wird der Reaktor geregelt.

Geschichte

Das erste Kernkraftwerk der Welt wurde 1954 in Obninsk bei Moskau erfolgreich in Betrieb genommen (elektrische Leistung 5 MW). Fast zeitgleich wurde im Jahr 1955 in Calder Hall (England) ein weiteres Kernkraftwerk errichtet. In den meisten frühen Kernkraftwerken kamen Siedewasserreaktoren zum Einsatz, da diese einfacher zu konstruieren und zu regeln sind. Inzwischen sind dagegen Druckwasserreaktoren üblicher, die höhere Leistungsdichten besitzen und bei denen der Kontrollbereich kleiner ist. Das erste Kernkraftwerk Deutschlands war das unter Lizenz von GE von der AEG gebaute Versuchsatomkraftwerk (VAK) Kahl (16 MWe) mit einem Siedewasserreaktor, der zuerst am 13. November 1960 kritisch wurde. Es folgten der Mehrzweckforschungsreaktor (MZFR) Karlsruhe (29. September 1965, 57 MWe) und der KKR Rheinsberg in Brandenburg (damals DDR). Es wurde am 9. Mai 1966 das erste Mal ans Netz geschaltet und war bis 1990 in Betrieb. Das nächste war (KRB A) in Gundremmingen (14. August 1966, 250 MWe) und schließlich ein Kraftwerk mit einen Druckwasserreaktor 1968 in Obrigheim in Baden-Württemberg (357 MWe). Alle sich noch im Betrieb befindlichen deutschen Kernkraftwerke wurden von der Siemens AG oder deren ehemaliger Tochter, der Kraftwerk Union (KWU), gebaut. Ausnahmen bilden die Kraftwerke mit Siedewasserreaktoren (Brunsbüttel, Isar I, Philippsburg I und Krümmel). Sie wurden von der AEG begonnen und von der KWU fertiggebaut, nachdem die Kernkraftsparte der AEG in die KWU eingetreten ist. Im April 1986 ereignete sich einer der bislang schwersten Störfälle in einem Kernkraftwerk im ukrainischen Prypjat im Reaktor Tschernobyl, bei dem der Block 4 explodierte und riesige Mengen radioaktiver Isotope und Strahlung in die Atmosphäre gerieten. Die Explosion des Reaktors ist wahrscheinlich auf menschliches Versagen sowie bauartbedingte Mängel zurückzuführen. Der Störfall wurde zunächst tagelang vertuscht, bis man auch in Skandinavien stark erhöhte Radioaktivitätswerte messen konnte und die sowjetische Regierung durch den enormen öffentlichen Druck gezwungen war, die Havarie einzugestehen. Der Störfall kostete offiziell "nur" 125 Menschenleben, rief aber in der ganzen Welt ein Misstrauen gegen die Kernenergie hervor. Nach Schätzungen der IPPNW sind hingegen von den rund 800.000 nach der Katastrophe eingesetzten Hilfskräften inzwischen fast 50.000 verstorben. Angaben über die Todesursachen macht die Organisation nicht, jedoch soll es eine erhöhte Selbstmordrate im betroffenen Personenkreis geben. (Quelle:IPPNW-online [http://www.ippnw.de/index.php?/s,1,2,8,150/o,article,857/]) Der neueste Auftrag (2004) für einen EPR Druckwasserreaktor von 1,6 GW Leistung wurde vom finnischen Energieversorgungsunternehmen Teollisuuden Voima Oy (TVO) für den Standort Olkiluoto an Framatome ANP erteilt. Der privat finanzierte Reaktor (3 Milliarden Euro) soll im Jahre 2009 an das Netz gehen. Den Bau des ersten schwimmenden Atomkraftwerks planen Russland und die Volksrepublik China. Der Reaktorblock soll von Russland und die Außenhülle von China gebaut werden. Die Kosten für das Projekt betragen über 86 Millionen US-Dollar. Das Atomkraftwerk, das zum Vergleich mit einem Haus neun Stockwerke hoch sein wird, befindet sich dann auf einem 140 Meter langen und 30 Meter breiten schwimmenden Block, mit einer Wasserverdrängung von 21.000 Tonnen. Der Bau des Atomkraftwerks soll 2011 abgeschlossen sein und zunächst für das russische Rüstungsunternehmen Sewmasch in Sewerodwinsk in der Region Archangelsk, Energie liefern. Geplant ist eine Leistung von 70 Megawatt.

Kernkraftwerke in Deutschland

2003 waren in Deutschland 19 Kernkraftwerke in Betrieb. und produzierten 165 Terawattstunden Strom. Das entspricht 27,7 Prozent der gesamten Bruttoerzeugung (Quelle: Statistisches Bundesamt). Das Kernkraftwerk Stade bei Hamburg wurde im Dezember 2003 abgeschaltet und befindet sich derzeit in der Stilllegungsphase. Am 11. Mai 2005 wurde auch das Kernkraftwerk Obrigheim abgeschaltet. Sein Abbau soll bis 2023 dauern. Somit sind derzeit (Stand 2005) noch 17 Atomreaktoren in Betrieb. Nach dem 2000 beschlossenen Atom-Konsens-Vertrag sollen diese nach Erreichen zugeteilter Reststrommengen abgeschaltet werden. Damit ginge nach derzeitigem Stand im Jahre 2022 der Block 2 des AKW Neckarwestheim als letzter vom Netz. Die CDU/CSU haben im Wahlkampf 2005 eine Laufzeitverlängerung für den Fall eines Regierungswechsels angekündigt. Dies stieß bei verschiedenen Umweltverbänden, aber auch dem Umweltbundesamt der Schröder-Regierung auf harsche Kritik.

Voraussichtliches Ausstiegszenario für die Bundesrepublik Deutschland

Nichtnukleare Besonderheiten

Das Kernkraftwerk Neckarwestheim (Block 1) liefert als einziges Kernkraftwerk der Welt auch einphasigen Bahnstrom. Beim Kernkraftwerk Stade wurde früher beim einzigen (West)deutschen Kernkraftwerk auch die Abwärme genutzt. Im Kernkraftwerk Greifswald wurden in den Blöcken 1-4 jeweils 75 MW thermisch ausgekoppelt und zur Wärmeversorgung der Stadt benutzt. 1984 bis 1990 (Stilllegung Block 1–4) wurde Anzapfdampf der Turbinen genutzt. Bis 1994 erzeugte ein Öl-Heizhaus die Wärme. Die Anlage wurde 1994 außer Betrieb genommen. (Daten: Heiznetz Vorlauf 180 °C, Rücklauf 80 °C, Umwälzmenge bis zu 4 x 800 m³/h, 25 km (Lubmin-Greifswald) Fernwärmerohr DN800 PN40, drei Streckenschieberstationen, Netzinhalt etwa 25000 m³ Deionat)

Technische Daten ausgewählter Kernkraftwerke

DWR: Druckwasserreaktor SWR: Siedewasserreaktor
- ) Betriebsarbeit in GWh bezeichnet in diesem Fall die Arbeit die ein Kraftwerk in einem Jahr leistet. Als Basis für diesen Wert dienen 365 Tage=8760 Stunden.
  - ) Auf Nettobasis ermittelte Werte (KKB 1 Beznau, KKB 2 Beznau, KKG Gösgen, KKL Leibstadt und KKM Mühleberg auf Bruttobasis)

    - ) geplant: Beginn und Dauer der Nichtverfügbarkeit müssen mehr als 4 Wochen vor Eintritt festgelegt sein

      - ) ungeplant: Der Beginn der Nichtverfügbarkeit ist nicht oder bis 4 Wochen verschiebbar

- disponibel: Der Beginn der Nichtverfügbarkeit ist mehr als 12 Stunden bis 4 Wochen verschiebbar
- nicht disponibel: Der Beginn der Nichtverfügbarkeit ist nicht oder bis 12 Stunden verschiebbar Stand: 2004, Quelle: VGB PowerTech

Siehe auch

Übergeordnete Artikel:
Kernenergie, Liste der Kernkraftanlagen, Liste der Nuklearanlagen in Deutschland, Liste der Kernreaktoren in Österreich, Liste der nuklearen Unfälle, Liste der Reaktortypen Weiterführende Artikel:
Strahlenschutz, Atomkraftgegner, Atomausstieg, GAU, Katastrophe von Tschernobyl, Kernschmelze, Konvoi-Typ

Weblinks


- [http://www.energie-fakten.de/ www.energie-fakten.de]
- [http://www.bmu.de/atomenergie/aktuell/aktuell/1155.php Aktuelles zur Kernenergie] vom BMU
- [http://www.oprit.rug.nl/deenen/ CO2-Bilanz von Kernkraftwerken] (engl.)]
- [http://www.bund-gegen-atomkraft.de www.bund-gegen-atomkraft.de] - Informationen vom BUND zur Kernenergienutzung
- [http://www.bfs.de/ Deutsches Bundesamt für Strahlenschutz]
- [http://www.umweltinstitut.org/frames/all/m410.htm Atomkraftwerke weltweit] - Leistungen, Anteile, usw.
- [http://www.iaea.org/cgi-bin/db.page.pl/pris.charts.htm Informationen über alle Kernkraftwerke weltweit] - von der IAEA
- [http://www.ilk-online.de/public/de/ www.ilk-online.de] - Internationale Länderkommission Kerntechnik
- [http://www.bag.admin.ch/dienste/medien/2001/d/01121839.htm Kaliumiodidversorgung in der Schweiz]
- [http://www.kernenergie.de/ www.kernenergie.de] - Informationskreis Kernenergie
- [http://www.kernenergie-wissen.de/ www.kernenergie-wissen.de]
- [http://www.novo-magazin.de/40/novo4011.htm Atomkraft? Allerdings!] - Kommentar Kategorie:Kraftwerk !Kernkraftwerk Kategorie:Kernenergie ja:原子炉

Schilddrüse

Die Schilddrüse (Glandula thyr(e)oidea) ist eine wichtige Hormondrüse bei den Wirbeltieren und gehört zu den endokrinen Drüsen. Sie befindet sich bei Säugetieren am Hals unterhalb des Kehlkopfes vor der Luftröhre. Beim Menschen hat sie die Form eines Schmetterlings und liegt schildartig vor der Luftröhre, was Anlass für ihre Benennung war.

Entwicklung

Embryonal entsteht die Schilddrüse aus einer Aussprossung vom Boden des Kopfdarms im Bereich der Kiemenbogen. Dieser Ductus thyroglossus verschliesst sich aber normalerweise, so dass die definitive Schilddrüse keine Verbindung mehr zum Kopfdarm hat. In die Schilddrüsenanlage wandern zudem bei den Säugetieren noch Zellen aus der 5. Schlundtasche ein, aus denen sich die C-Zellen entwickeln. Diese bilden bei den übrigen Wirbeltierklassen noch ein eigenes Organ (Ultimobranchialer Körper). Bei den Manteltieren (Tunicata) und den Schädellosen (Acrania) wird das Endostyl als Homologon zur Schilddrüse der Chordatiere angesehen. Das Endostyl ist eine im Kiemendarm liegende, drüsenreiche Struktur, die einen iodhaltigen Schleim absondert.

Anatomie

Die schildförmige Erscheinung ist nur für den Menschen und das Schwein typisch. Bei den meisten Säugetieren besteht die Schilddrüse aus zwei Lappen (Lobus dexter und sinister) seitlich und oberhalb der Luftröhre (Trachea), die durch einen schmalen Streifen (Isthmus) verbunden sind. Bei Vögeln liegen beide Schilddrüsen als kleine Knötchen an der Trachea vor dem Brusteingang, also am anderen Ende des Halses. Bei Fischen liegt das Schilddrüsengewebe im Bereich der Kiemen, bei Amphibien liegen die beiden Schilddrüsen seitlich am Larynx. Bei Reptilien ist die Schilddrüse unpaar und liegt an der Aufspaltung der großen Halsgefäße. Histologisch besteht die Schilddrüse aus mikroskopisch kleinen Bläschen (Follikeln), in deren Inneren die Hormone in inaktiver Form als Kolloid gespeichert werden. Zwischen den Follikelepithelzellen und ihrer Basalmembran liegen bei Säugetieren die parafollikulären C-Zellen. Diese reichen nicht bis an das Lumen der Follikel.

Hormone

Ohne Schilddrüsenhormone kann man nicht leben. Die Schilddrüsenhormone (Trijodthyronin T3 und Thyroxin T4) sind jodhaltig. Sie werden von den Follikelepithelzellen gebildet. Sie wirken in fast allen Körperzellen und regen dort den Energiestoffwechsel an (allgemeine Wirkung: z.B. Erhöhung des Pulses und Blutdrucks, Gefäßerweiterung, Anstieg der Körpertemperatur), außerdem sind sie für Wachstum und Differenzierung notwendig. Die Funktion der Schilddrüse wird durch das glandotrope Hormon TSH (Thyreoidea stimulierendes Hormon) im Rahmen des thyreotropen Regelkreises gesteuert. Die parafollikulären C-Zellen bilden das Calcitonin. Es spielt eine (allerdings untergeordnete) Rolle in der Steuerung des Calciumstoffwechsels.

Jodmangel

Durch eine angemessene Jodversorgung der Bevölkerung kann z. B. die Kropfbildung (Struma diffusa) vermieden werden. Die Jodierung von Lebensmitteln und Futtermitteln, wie sie in Deutschland, der Schweiz oder in Österreich seit mehr als zehn Jahren üblich ist, bringt große Vorteile in der Prophylaxe gegen die Kropfbildung. Deutschland zählt jedoch nicht generell zu den Jodmangelgebieten und es ist gesichert, dass die Iodierung bei Menschen, die nicht an einem Iodmangel leiden, ein Auslöser von Autoimmunerkrankungen der Schilddrüse wie Hashimoto-Thyreoiditis (Autoimmune Thyreoiditis) oder Morbus Basedow sein kann. Jahrzehntelange Erfahrungen in den Ländern mit einer Trinkwasserjodierung (Schweiz, Schweden, USA) zeigen, dass diese Befürchtungen berechtigt sind.

Untersuchungsmethoden der Schilddrüse


- Beschwerden des Patienten erfragen (Anamnese)
- Inspektion und tastende Untersuchung des Halses
- Laborwerte
  - Freie T3- und T4-Spiegel
  - TSH-Spiegel
  - SPINA
  - Schilddrüsenantikörper (TRAK, Tg-AK, TPO-AK)
  - Thyreoglobulin
- Ultraschall der Schilddrüse
- Szintigrafie der Schilddrüse
- Feinnadelpunktion der Schilddrüse (Zytologie)
- Biopsie der Schilddrüse (Histologie)
- Computertomografie der Schilddrüse
- Kernspintomografie der Schilddrüse
- Andere Untersuchungsverfahren
  - Röntgen der Luftröhre
  - EKG
  - Langzeit-EKG
  - Kernspintomographie der Hypophyse
  - Hypophysen- und Hypothalamusdiagnostik

Krankheiten der Schilddrüse

Schilddrüsenerkrankungen äußern sich als morphologische Veränderungen (Vergrößerung oder Knotenbildung), Funktionsstörungen (Über- oder Unterfunktion), Entzündungen, bösartige Entartungen oder als Kombination der genannten Formen. Folgende Krankheiten bzw. Krankeitssymptome der Schilddrüse sind bekannt:
- Struma (Kropfbildung; eine Vergrößerung der Schilddrüse)
  - Euthyreote Struma (normale Hormonlage)
  - Hyperthyreote Struma (mit Überfunktion)
  - Hypothyreote Struma (mit Unterfunktion)
- Knoten in der Schilddrüse
  - Kalter Knoten (malignitätsverdächtig; Schilddrüsenkrebs)
  - Heißer Knoten (Autonomes Adenom)
- Überfunktion der Schilddrüse (Hyperthyreose)
  - Autonomes Adenom (überproduzierender Knoten)
  - Morbus Basedow (autoimmune Überfunktion, Autoimmunthyreopathie Typ 3)
- Unterfunktion der Schilddrüse (Hypothyreose)
  - Struma durch Iodmangel
  - Hashimoto-Thyreoiditis (Autoimmune Schilddrüsenentzündung, Autoimmunthyreopathie Typ 1A und 2A)
  - Ord-Thyreoiditis (Atrophische Schilddrüsenentzündung, Autoimmunthyreopathie Typ 1B und 2B)
- Weitere Schilddrüsenentzündungen
  - Riedel Struma
  - De Quervain Thyreoiditis
- Schilddrüsenkrebs
  - Medulläres Schilddrüsenkarzinom
  - Papilläres Schilddrüsenkarzinom
  - Follikuläres Schilddrüsenkarzinom
  - Anaplastisches Schilddrüsenkarzinom
  - Sarkome (selten, gehen vom Bindegewebe aus)
- Aplasie und Hypoplasie

Siehe auch

Nebenschilddrüse, TSH, TRH, Zungengrundstruma Kategorie:Endokrines Organ ja:甲状腺

Cäsium

Cäsium ist ein chemisches Element im Periodensystem der Elemente mit dem Symbol Cs und der Ordnungszahl 55. Das sehr reaktive, im hochreinem Zustand silber glänzende Alkalimetall schmilzt bei Körpertemperatur.

Geschichte

Cäsium wurde erstmals 1860 zusammen mit Rubidium von dem deutschen Chemiker Robert Wilhelm Bunsen und dem deutschen Physiker Gustav Robert Kirchhoff, den Erfindern der Spektralanalyse, im Dürkheimer Mineralwasser nachgewiesen. Der Name Cäsium ist vom lateinischen caesius abgeleitet, was himmelblau bedeutet. Der Name nimmt Bezug auf die typischen Spektrallinien des Cäsiums, welche im blauen Bereich liegen und wurde 1861 von Bunsen/Kirchhoff vergeben.
1882 stellte Carl Setterberg metallisches Cäsium durch Schmelzelektrolyse des Cyanids her.

Vorkommen

Schmelzelektrolyse Kommerziell nutzbar ist nur das Mineral Pollucit (auch Pollux genannt) aus Bernic Lake, Manitoba. Die Herstellung des reinen Metalls erfolgt durch Reduktion von Cäsiumchlorid mit Kalzium.

Eigenschaften

Cäsium weist von allen stabilen Elementen des Periodensystems mit 0,274 nm den größten Atomradius auf. Neben Gold und Kupfer ist es das dritte gelbe Metall (auch hochreines Calcium ist gelb). Cäsium ist sehr weich (das weichste aller Elemente) und dehnbar. Nach Quecksilber hat Cäsium den niedrigsten Schmelzpunkt(wenn Wasserstoff als nichtmetall angesehen wird) aller Metalle und liegt bei 28,45 °C, der Siedepunkt bei 705 °C. Cäsium ist das unedelste, nach Fluor das reaktionsfähigste stabile Element; es reagiert mit praktisch allen anderen Elementen. Bei der äußerst heftigen Reaktion (Explosionsgefahr) mit Wasser entsteht neben Wasserstoff Cäsiumhydroxid, die absolut stärkste Base. \mathrm In Luft verbrennt Cäsium mit rotvioletter Flamme zu Cäsiumhyperoxid. \mathrm Oberhalb 300 °C greift es auch Glas an. Cäsium ist auch das Element mit dem größten thermischen Ausdehnungskoeffizient (9,4 · 10-5 pro °C).

Isotope

Natürlich kommt nur 133Cs vor, es zählt somit zu den anisotopen Elementen beziehungsweise Reinelementen. Die anderen, allesamt radioaktiven Cäsium-Isotope kommen nur als künstliche Spaltprodukte bei Kernreaktionen vor. Das bedeutendste künstliche Isotop ist der Beta- und Gammastrahler 137Cs mit einer Halbwertszeit von 30 Jahren. Bekannt wurde es vor allem durch die radioaktive Belastung nach dem Reaktorunglück von Tschernobyl 1986. Besonders angereichert hat es sich in bestimmten Pilzen (beispielsweise Maronenröhrlinge in Süddeutschland und Österreich) und in Wildtieren (beispielsweise Elche in Skandinavien)

Verwendung


- Herstellung von Fotozellen (besonders für IR-Strahlung) und Fotomultipliern
- Infrarotdurchlässige Fenster, Linsen und Prismen
- Cäsium-Dampf-Lampen für Nachtsichtgeräte
- Herstellung von cäsiumdotierten Katalysatoren
- Atomuhren, Cäsiumuhren als Zeitnormale
- Gettermetall für Vakuumröhren
- 137Cs als Strahlungsquelle für medizinische Anwendungen in der Krebstherapie
- Stromquelle (thermoionische Batterien)
- Treibstoff für Ionenstrahltriebwerke
- 137Cs als Tracer für Wind- und Wassererosion

Sicherheitshinweise

An Luft entzündet sich Cäsium spontan, weshalb es unter reinem Stickstoff oder Argon aufbewahrt werden muss. In Wasser reagiert es wie die anderen Alkalimetalle exotherm unter Entwicklung gasförmigen Wasserstoffs. Die dabei zu beobachtende Explosion (Knallgasreaktion), die durch die Verbindung von Sauerstoff mit dem entstandenem Wasserstoff hervorgerufen wird, hat eine extrem hohe Sprengkraft.

Verbindungen

Cäsium ist eines der elektropositivsten Elemente. Aufgrund des großen Elektronegativitätsunterschieds zu den meisten anderen Elementen ist es fast ausschließlich in ionischen Verbindungen anzutreffen, wie zum Beispiel:
- Cäsiumhydrid (CsH)
- Cäsiumhydroxid (CsOH)
- Cäsiumhyperoxid (CsO2)
- Cäsiumchlorid (CsCl)
- Cäsiumfluorid (CsF) Andere verbindungen sind z.B.:
- Cäsiumiodid (CsI)

Weblinks


- [http://www.webelements.com/webelements/elements/text/Cs/index.html WebElements.com - Cesium]
- [http://environmentalchemistry.com/yogi/periodic/Cs.html EnvironmentalChemistry.com - Cesium]
- [http://www.smart-elements.com/?arg=zoom&element=Cs&art=24&seite=0&total=6&linkid=wiki-Cs#magnify Abbildungen in der Elemente Börse] Kategorie:Chemisches Element Kategorie:AlkalimetallKategorie:Periode-6-Element ja:セシウム ko:세슘 th:ซีเซียม

Isotop

Isotope sind Nuklide mit gleicher Ordnungszahl aber unterschiedlicher Massenzahl. Isotope stehen am gleichen Ort (griech. ισο [iso] – gleich, τόπος [topos] – Ort) im Periodensystem, aber an unterschiedlichem Ort in der Nuklidkarte. Ein Isotop umfasst also Atome eines Elements, die sich nur durch die unterschiedliche Anzahl von Neutronen im Atomkern unterscheiden. In der Regel besitzt jedes natürlich vorkommende Element ein oder wenige stabile Isotope, während die anderen Isotope radioaktiv (das heißt instabil) sind und früher oder später zerfallen. Es gibt jedoch auch Elemente, bei denen alle Isotope instabil sind und zerfallen.

Stabile Isotope

Mit 10 stabilen Isotopen hat Zinn die meisten natürlich vorkommenden Isotope. Bei 20 sogenannten Reinelementen gibt es nur ein stabiles Isotop. Diese Elemente sind: Beryllium, Fluor, Natrium, Aluminium, Phosphor, Scandium, Mangan, Kobalt, Arsen, Yttrium, Niob, Rhodium, Iod, Cäsium, Praseodym, Terbium, Holmium, Thulium, Gold, Bismut. Thorium besitzt zwar nur ein natürliches Isotop, dieses ist aber nicht stabil. Die Halbwertszeit ist mit 1,4 · 1010 Jahren sehr lang. In einigen Lehrbüchern wird es als 21. Reinelement aufgeführt. Nach neueren Untersuchungen ist das bisher für stabil gehaltene Isotop des Bismuts ein Alpha-Strahler mit extrem langer Halbwertszeit (1,9 · 1019 Jahre). Streng genommen gibt es somit nur noch 19 Reinelemente mit stabilem Isotop.

Bekannteste Isotope

Ein bekanntes Isotop ist 14C, das zur Altersbestimmung von organischen Materialien (Archäologie) benutzt wird (Radiokarbonmethode). Kohlenstoff (C) liegt hauptsächlich als stabiles Isotop 12C vor. Das Isotop 235U wird aus dem Natururan angereichert und als Brennstoff in Kernkraftwerken oder stärker angereichert in Atombomben verwendet.

Chemische Reaktionen bei Isotopen

In ihren chemischen Reaktionen unterscheiden sich Isotope geringfügig. Ein Beispiel ist die Elektrolyse von Wasser, bei der vorzugsweise Wasser mit dem normalen 1H reagiert und in Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt wird, während sich Wassermoleküle mit 2H (Schwerer Wasserstoff) im Restwasser anreichern. Grund hierfür sind die verschiedenen Nullpunktenergien der Isotope.

Isotope in der Analytik

Auch an ihren Spektrallinien können bei hoher Auflösung verschiedene Isotope eines Elements unterschieden werden (Isotopieverschiebung). Die Isotopenzusammensetzung in einer Probe wird in der Regel mit einem Massenspektrometer bestimmt. Isotope spielen ferner eine Rolle in der NMR-Spektroskopie. So werden beispielsweise in der NMR-Spektroskopie organischer Verbindungen 13C Isotope spektroskopiert, da sie im Gegensatz zum 12C einen detektierbaren Kernspin haben. Isotope werden auch in der Aufklärung von Reaktionsmechanismen oder Metabolismen mit Hilfe der sog. Isotopenmarkierung verwendet. Die Isotopenzusammensetzung des Wassers ist an verschiedenen Orten der Welt verschieden und charakteristisch. Diese Unterschiede erlauben es etwa bei Lebensmitteln wie Wein oder Käse, die Deklaration des Ursprungsortes zu überprüfen.

Benannte Isotope

Es gibt nur wenige Isotope, für die eigene Namen oder eigene Kürzel gebräuchlich sind:
- Das 2H-Isotop wird gewöhnlich als Deuterium (D) bezeichnet
- Das 3H-Isotop wird gewöhnlich als Tritium (T) bezeichnet

Siehe auch


- Isotopenuntersuchung
- Radioaktivität
- Halbwertszeit
- Radionuklid Kategorie:Kernphysik Kategorie:Kernenergie Kategorie:Chemie ja:同位体 ko:동위원소 simple:Isotope th:ไอโซโทป

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