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
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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