Grundlegende Gesetze der Chemie und das Phänomen Radioaktivität

Gesetze der chemischen Verbindungen

Gesetz der konstanten Proportionen (Proust)

Joseph Louis Proust (1754-1826) argumentierte, dass die prozentuale Zusammensetzung einer chemischen Verbindung immer gleich ist, unabhängig von ihrer Herkunft, im Gegensatz zu Claude Louis Berthollet (1748-1822), der behauptete, dass Elemente sich innerhalb gewisser Grenzen in beliebigen Proportionen verbinden könnten.

Mit der Zeit wurden die Kriterien von Proust durch ein Experiment gestützt, das er im Jahr 1799 durchführte. Dieses zeigte, dass die Zusammensetzung von Kupfercarbonat immer gleich war, unabhängig von der Art der Erzeugung in der Natur oder im Labor: 5 Teile Kupfer, 4 Teile Sauerstoff und 1 Teil Kohlenstoff.

Daher: Die Elemente kombinieren sich, um Verbindungen zu bilden, und sie tun dies immer in festen und definierten Verhältnissen.

Gesetz der multiplen Proportionen (Dalton)

Nachfolgende Untersuchungen, die Chemiker durchführten, um festzustellen, in welchem Verhältnis sich chemische Elemente verbinden, zeigten scheinbare Widersprüche zum Gesetz von Proust, da sich chemische Elemente manchmal in mehr als einem Verhältnis verbinden können. Zum Beispiel kann 1 g Stickstoff mit drei unterschiedlichen Verhältnissen von Sauerstoff kombiniert werden, um drei verschiedene Stickoxide zu bilden.

Gesetz der reziproken Proportionen (Richter)

Die Verallgemeinerung dieser Beobachtungen auf andere Beispiele führte zur Formulierung des Gesetzes der reziproken Proportionen wie folgt: Die Massen zweier Elemente, die sich jeweils mit einer bestimmten Masse eines dritten Elements verbinden, stehen im selben Verhältnis zueinander wie die Massen, in denen sich die ersten beiden Elemente direkt miteinander verbinden.

Gesetz der Massenerhaltung (Lavoisier)

Lavoisier bewies sein Gesetz in vielen Reaktionen, die meist aus dem Erhitzen verschiedener Metalle in verschlossenen Behältern mit einer gewissen Menge Luft bestanden, vor allem aber durch die Messung der Massen der Stoffe vor und nach der Reaktion. Diese Versuche führten ihn nicht nur dazu, zu überprüfen, dass sich der Sauerstoff in der Luft mit Metallen während der Oxidationsreaktionen verbindet, sondern zeigten auch die Erhaltung der Masse während des Prozesses.

Radioaktivität

Die Radioaktivität ist ein natürliches physikalisches Phänomen, durch das bestimmte Stoffe oder chemische Elemente, die als radioaktiv gelten, Strahlung emittieren, die die Eigenschaft hat, fotografische Platten zu schwärzen, Gase zu ionisieren, Fluoreszenz zu erzeugen, undurchsichtige Materialien für gewöhnliches Licht zu durchdringen, etc. Aufgrund dieser Fähigkeit wird sie oft im Sinne von ionisierender Strahlung verstanden (im Gegensatz zu nicht-ionisierender).

Die Strahlung kann in Form von elektromagnetischer Strahlung (wie Röntgen- oder Gammastrahlen) oder Korpuskularstrahlung (wie z. B. Heliumkerne, Elektronen, Positronen, Protonen oder andere Teilchen) abgegeben werden. Kurzum, ein Phänomen, das in den Kernen bestimmter Elemente auftritt und das zur Umwandlung in Kerne anderer Atome führen kann.

Radioaktivität ist eine Eigenschaft instabiler Isotope. Das bedeutet, dass sie sich in einem angeregten Zustand in ihren Atomkernen befinden. Um ihren Grundzustand zu erreichen, müssen sie Energie abgeben. Dies geschieht durch elektromagnetische Emissionen oder Partikelemissionen mit einer bestimmten kinetischen Energie.

Dies geschieht durch Energieänderung seiner Elektronen (Emission von Röntgenstrahlen), Energieänderung seiner Nukleonen (Emission von Gammastrahlen) oder Umwandlung des Isotops (Emission von Elektronen, Positronen, Neutronen, Protonen oder schwereren Teilchen aus dem Kern). In mehreren Schritten kann sich ein schweres Isotop zu einem viel leichteren entwickeln, wie z. B. Uran, das sich im Laufe der Jahrmillionen zu Blei umwandelt.

Sie wird genutzt zur Energiegewinnung, in der Medizin (Strahlentherapie und Radiologie) und in industriellen Anwendungen (u. a. Messung von Dicke und Dichte).

Arten der Radioaktivität

• Natürliche Radioaktivität: von in der Natur vorkommenden Isotopen.
• Künstliche oder induzierte Radioaktivität: manifestiert durch Radioisotope, die in künstlichen Umwandlungen erzeugt werden.