Wie ein Atom aufgebaut ist
Jedes Atom besteht aus einem Kern und einer Hülle. Im Kern sitzen positiv geladene Protonen und elektrisch neutrale Neutronen, zusammen Nukleonen genannt. In der Hülle befinden sich die negativ geladenen Elektronen. Die Zahl der Protonen legt fest, um welches Element es sich handelt; sie ist die Ordnungszahl Z im Periodensystem. Eisen hat immer 26 Protonen, Kohlenstoff immer 6.
Die Massenzahl A gibt an, wie viele Nukleonen der Kern enthält. Zieht man die Ordnungszahl davon ab, erhält man die Zahl der Neutronen. Atome desselben Elements mit unterschiedlicher Neutronenzahl heißen Isotope. Kohlenstoff-12 hat sechs Neutronen, Kohlenstoff-14 acht. Chemisch verhalten sich Isotope nahezu gleich, ihre Masse und ihre Kernstabilität unterscheiden sich aber.
Ein neutrales Atom hat genauso viele Elektronen wie Protonen. Gibt es Elektronen ab, entsteht ein positiv geladenes Kation; nimmt es Elektronen auf, ein negativ geladenes Anion. Die Ladung ändert nur die Elektronenzahl, Protonen und Neutronen bleiben gleich. Das Eisen-Ion Fe³⁺ hat deshalb drei Elektronen weniger als ein Eisenatom.
Isotopenschreibweise und typische Aufgaben
In der Isotopenschreibweise steht die Massenzahl oben links und die Ordnungszahl unten links vor dem Elementsymbol. Die Ladung wird oben rechts angegeben, eine Zahl unten rechts wäre dagegen die Anzahl der Atome in einer Formel. Häufig wird die Ordnungszahl weggelassen, weil sie sich aus dem Symbol ergibt; dann schreibt man kurz Fe-56 oder ⁵⁶Fe.
Typische Schulaufgaben fragen nach dem Aufbau von Ionen aus Salzen. Das Chlorid-Ion Cl⁻ im Kochsalz hat 17 Protonen, bei der Massenzahl 35 also 18 Neutronen und durch das zusätzliche Elektron 18 Elektronen. Es hat damit dieselbe Elektronenzahl wie das Edelgas Argon. Solche Teilchen mit gleicher Elektronenzahl heißen isoelektronisch, und genau dieser Edelgaszustand erklärt, warum Natrium und Chlor bevorzugt Ionen bilden.
Die Massenzahl ist immer eine ganze Zahl. Die Atommasse im Periodensystem ist dagegen ein Mittelwert über alle natürlich vorkommenden Isotope, gewichtet nach ihrer Häufigkeit. Chlor hat deshalb die mittlere Atommasse 35,45 u, obwohl es kein Chloratom mit 35,45 Nukleonen gibt. Der Rechner zeigt die mittlere Atommasse zum Vergleich und weist darauf hin, wenn die eingegebene Massenzahl ungewöhnlich weit davon abweicht.
Statt des Symbols können Sie auch die Ordnungszahl eingeben, etwa 92 für Uran. Groß- und Kleinschreibung wird beim Symbol korrigiert. Wie viele Isotope eines Elements es gibt und wie häufig sie sind, berechnet der Atommasse-Rechner. Die Verteilung der Elektronen auf die Schalen und Orbitale zeigt der Rechner für die Elektronenkonfiguration.
Tipps und typische Fehler
Atombau verstehen.
- Z: Protonen.
- A − Z: Neutronen.
- Ladung: Nur Elektronen.
- Isotope: Gleiches Z.
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Häufige Fragen
Wie berechne ich die Zahl der Neutronen?
Massenzahl minus Ordnungszahl, also A − Z.
Ändert die Ladung die Zahl der Protonen?
Nein, nur die Zahl der Elektronen. Protonen und Neutronen bleiben gleich.
Warum ist die Atommasse keine ganze Zahl?
Sie ist ein Mittelwert über alle natürlichen Isotope eines Elements.
Was ist die Ordnungszahl?
Die Zahl der Protonen im Kern. Sie bestimmt das Element und seinen Platz im Periodensystem.
Was sind Isotope?
Atome eines Elements mit gleicher Protonenzahl, aber unterschiedlicher Neutronenzahl.
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