Warum ist die Atommasse keine ganze Zahl?
Die meisten chemischen Elemente bestehen aus mehreren Isotopen. Das sind Atome mit gleicher Protonenzahl, aber unterschiedlicher Neutronenzahl und damit unterschiedlicher Masse. Chlor kommt in der Natur zu etwa drei Vierteln als Chlor-35 und zu einem Viertel als Chlor-37 vor. Die Atommasse im Periodensystem ist der gewichtete Mittelwert dieser Isotopenmassen, deshalb steht bei Chlor 35,45 u und keine ganze Zahl.
Der Rechner multipliziert jede Isotopenmasse mit ihrer Häufigkeit, addiert die Produkte und teilt durch die Summe der Häufigkeiten. Für Chlor mit 34,96885 u bei 75,76 Prozent und 36,96590 u bei 24,24 Prozent ergibt sich 35,4529 u. Bis zu vier Isotope lassen sich eintragen, was etwa für Magnesium, Eisen oder Schwefel reicht. Felder mit der Häufigkeit 0 werden ignoriert.
Ergeben die Häufigkeiten nicht genau 100 Prozent, etwa weil Werte gerundet sind, normiert der Rechner auf die tatsächliche Summe und weist darauf hin. Der zweite Modus löst die klassische Umkehraufgabe: Aus der bekannten mittleren Atommasse und den Massen zweier Isotope berechnet er, wie häufig jedes Isotop ist.
Isotopenmassen, Massenzahl und molare Masse
Die Isotopenmasse ist nicht identisch mit der Massenzahl. Chlor-35 hat die Massenzahl 35, wiegt aber 34,96885 u. Die atomare Masseneinheit u ist als ein Zwölftel der Masse eines Kohlenstoff-12-Atoms festgelegt. Protonen und Neutronen wiegen jeweils etwas mehr als 1 u, gleichzeitig verringert die Bindungsenergie im Kern die Gesamtmasse. Für Übungsaufgaben reicht oft die Massenzahl, für genaue Ergebnisse sollten Sie die Isotopenmassen aus einer Tabelle verwenden.
Die mittlere Atommasse in u ist zahlenmäßig gleich der molaren Masse in Gramm pro Mol. Ein Mol Chloratome wiegt also 35,45 Gramm. Diese Gleichheit macht die Atommasse zur Grundlage aller stöchiometrischen Rechnungen, von der Molmasse eines Moleküls bis zur Einwaage im Labor.
Die Isotopenzusammensetzung schwankt in der Natur leicht. Die IUPAC gibt für einige Elemente wie Wasserstoff, Kohlenstoff oder Chlor deshalb Intervalle statt eines festen Werts an, im Periodensystem steht meist ein gerundeter Standardwert. Für Aufgaben aus Schulbüchern spielen diese Unterschiede keine Rolle; in der Geologie und Forensik nutzt man sie dagegen, um die Herkunft von Proben zu bestimmen.
Ein Beispiel mit drei Isotopen ist Magnesium: Mg-24 mit 23,98504 u und 78,99 Prozent, Mg-25 mit 24,98584 u und 10,00 Prozent sowie Mg-26 mit 25,98259 u und 11,01 Prozent ergeben 24,3051 u. Wie die Elektronen eines Elements verteilt sind, zeigt der Elektronenkonfiguration-Rechner; Mittelwerte mit beliebigen Gewichten berechnet der Rechner für den gewichteten Mittelwert.
Tipps und typische Fehler
Isotope gewichten.
- Massen: Aus Tabelle.
- Summe: 100 Prozent.
- Molare Masse: Gleiche Zahl.
- Zwei Isotope: Umkehraufgabe.
Weitere Rechner: Mathe & Formeln
Häufige Fragen
Wie berechnet man die mittlere Atommasse?
Jede Isotopenmasse mit ihrer Häufigkeit multiplizieren, die Produkte addieren und durch die Summe der Häufigkeiten teilen.
Wie bestimme ich die Häufigkeit zweier Isotope?
Mit h₁ = (m₂ − M) ÷ (m₂ − m₁), wobei M die mittlere Atommasse ist.
Ist die Atommasse gleich der molaren Masse?
Zahlenmäßig ja: 35,45 u je Atom entsprechen 35,45 g je Mol.
Was sind Isotope?
Atome eines Elements mit gleicher Protonenzahl, aber unterschiedlicher Neutronenzahl.
Was ist die atomare Masseneinheit u?
Ein Zwölftel der Masse eines Kohlenstoff-12-Atoms, etwa 1,6605 · 10⁻²⁷ kg.
- mittlere Atommasse berechnen
- Atommasse aus Isotopen
- Isotopenhäufigkeit berechnen
- durchschnittliche Atommasse
- relative Atommasse Isotope
- Chlor Isotope Atommasse
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