Chemie für den Badebetrieb. Helmut Russ

x 10-28g

      Die Masse eines Elektrons ist daher für die Gesamtmasse eines Atoms fast ohne Bedeu-tung und für die Berechnung der Atommas-se zu vernachlässigen.

      Die absolute Atommasse (Einheit g) setzt sich daher zusammen aus der Masse der Protonen und der Masse der Neutronen. Sie ist unvorstellbar klein. Ihre Werte bewegen sich zwischen

      10-24g und 10-22g

      Beispiele: Wasserstoffatom: 1,67 x 10-24 g (Das einfachste Wasserstoffatom hat im Atomkern nur 1 Proton. Die absolute Atom-masse des Wasserstoffs entspricht daher der Protonenmasse).

      Kohlenstoffatom: 20 x 10-24g

      Größenverhältnisse: Atomkern/Atomhülle

      Atomkerne sind sehr klein. Der Durchmes-ser des Atomkerns (10-13 cm) ist mehr als 100.000-mal kleiner als der Durchmesser des gesamten Atoms.

      Zum Vergleich:

      Wäre der Atomkern so groß wie ein Steck-

      nadelkopf von 2 mm Durchmesser, so würde der Durchmesser der Atomhülle 200 Meter betragen. Der sehr kleine Atomkern enthält aber fast die gesamte Masse eines Atoms, während die Elektronenhülle nahezu mas-seleer ist.

      Wie schwer sind Atome?

      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