Helmut Russ - Chemie für den Badebetrieb

Die Atome aller Elemente (Elemente sind Grundstoffe, die chemisch nicht mehr zer-legbar sind. Sie bestehen aus vielen Ato-men) unterscheiden sich in Größe, Anzahl der Elementarteilchen (= Protonen, Neutro-nen, Elektronen) und Masse.Wie die Größe (siehe Kapitel 1.2), ist die Masse der Ato-me sehr gering.

Absolute Atommasse

Die Masse eines Protons beträgt1,67 x 10-24 g

=0,000.000.000.000.000.000.000.00167g

Die Masse eines Neutrons entspricht etwa der Masse eines Protons.

Die Masse eines Elektrons ist noch rund 2000-mal kleiner als die Masse eines Pro-tons bzw. Neutrons und beträgt

Der Atomaufbau

Bewegungsrichtung des Elektrons

Zentifugalkraft

Elektron

Anziehungs-kraft

11

Relative Atommasse

Das Rechnen mit solch unvorstellbar klei-nen Atommassen, wie in Kap.1.3.1 ange-geben ist sehr umständlich. Man ist des-halb international übereingekommen, die Atommassen in einer anderen geeigneteren Einheit anzugeben. Als Bezugsgröße wähl-te man das Kohlenstoffatom, da es beson-ders stabil ist.

Die Atommasseneinheit „1 u“ ist der 12.Teil der Masse des Kohlenstoffa-toms (Kohlenstoffisotops)

[„u“ ist übersetzt aus dem Englischen „unit“ und bedeutet Einheit.]

: links unten an das Elementsym-bol schreibt man die Protonenzahl (auch Kernladungszahl oder Ord-

nungszahl im Periodensystem der Elemente genannt), links oben an das Elementsymbol schreibt man die Massenzahl, die sich aus der Zahl der Protonen und der Zahl der Neu-tronen eines Atoms zusammensetzt.

Isotope: Die Atome eines Elements haben immer die gleiche Protonenzahl; sie unter-scheiden sich aber in der Neutronenzahl und damit auch in der Massenzahl. Solche Atome oder Atomkerne bezeichnet man als Isotope. So besteht z.B. das Element Bor zu 80% aus Atomen mit der Neutronenzahl 6 bzw. Massenzahl 11(u) und zu 20% aus Atomen mit der Neutronenzahl 5 bzw. Mas-senzahl 10(u). Berechnet man nach diesen Angaben die durchschnittliche Massenzahl, so erhält man den Wert 10,8(u). Die errech-nete Massenzahl stimmt mit dem im PSE angegebenen Wert überein. Die im PSE an-gegebene Atommasse (Kommazahl) ergibt sich also aus dem Mischungsverhältnis der verschiedenen Isotope.

Atomaufbau am Beispiel ausgewählter Elemente

1. Beispiel:

Das am einfachsten gebaute Atom ist das Wasserstoffatom. Der Atomkern besteht aus einem einzigen Proton (positiv geladen). Die Kernladungszahl beträgt daher 1+. In der Atomhülle kreist 1 Elektron (negativ) auf einer Schale.

2. Beispiel:

Die Atome des Elementes Helium haben jeweils im Atomkern 2 Protonen und meist 2 Neutronen (siehe Begriff: „Isotop“) Die Atomhülle besitzt ebenfalls 2 Elektronen auf einer Schale.

Das Wasserstoff-Atom hat ein Elektron

Das Helium-Atom hat 2 Elektronen

Der Atomaufbau

Kern mit 1 Proton

1 H Wasserstoff

Kern mit 2 Protonen und 2 Neutronen

2 He Helium

12

3. Beispiel:

Die Atome des Elements Lithium haben je-weils im Atomkern 3 Protonen und meist 4 Neutronen. Die Atomhülle besitzt in diesem Fall 2 Schalen. Auf der 1. Schale (K-Scha-le) kreisen 2 Elektronen (sie ist damit voll besetzt und abgesättigt); auf der 2. Schale (K-Schale, äußerste Schale) befindet sich 1 Elektron. Das Lithiumatom hat daher ins-gesamt 3 Elektronen.

4. Beispiel:

Bor-Atom

Das Lithium-Atom hat 3 Elektro-nen

Das Bor-Atom hat 5 Elektronen

Was können Sie aus der Angabe (Chlor) ableiten?

Das Atom enthält 17 Protonen. Die Kernladungszahl beträgt demnach 17+.

Da ein Atom nach außen hin neutral ist, gilt:

Zahl der Protonen im Atomkern ent-spricht Zahl der Elektronen in der Atomhülle

Die Zahl der Elektronen beträgt daher in diesem Fall ebenfalls 17; davon sind:

2 Elektronen auf der 1. Schale (K-Schale)

8 Elektronen auf der 2. Schale (L-Schale)

7 Elektronen auf der 3. Schale (M-Schale, äußerste Schale)

Für alle Atome gilt auch:

Massenzahl = Protonenzahl zuzüglich

Neutronenzahl

Wie in Kapitel 1.3 ausgeführt, resultiert die Atommasse aus dem Mischungsver-hältnis der einzelnen Isotope. Das genaue Mischungsverhältnis ist Tabellen zu ent-nehmen.

So besteht das Element Chlor zu 75,5 % aus Atomen der Massenzahl 37 (u) und zu 24,5 % aus Atomen der Massenzahl 35 (u). Die Atome der Massenzahl 37(u) besitzen im Atomkern 20 Neutronen, die der Massen-zahl 35 (u) haben 18 Neutronen.