Arbeitsblätter Chemie Gymnasiale Oberstufe

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Bausteine und Stabilität von Atomen
1.
Protonen (1), Neutronen (2) und Elektronen (3) sind die Bausteine der Atome. Vervollständigen Sie die
Tabelle unter Berücksichtigung der charakteristischen Eigenschaften der Elementarteilchen.
Name
2.
Symbol Ladung Kern/ Hülle Massenrelation (>, ≈, <) Wechselwirkungen
Proton (1)
(1)
(2)
(1)
(3)
(1) ⇔ (2)
Neutron (2)
(2)
(1)
(2)
(3)
(2) ⇔ (3)
Elektron (3)
(3)
(1)
(3)
(2)
(3) ⇔ (1)
Definieren Sie die aufgeführten Begriffe und geben Sie entsprechende Beispiele an.
Begriff
Definition
Beispiele
Elementarteilchen
Isotope
Mischelement
3.
Begründen Sie, warum die Summe der Massen zweier Protonen und zweier Neutronen größer ist als die
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Masse eines α-Teilchens ( 2 He2+). Durch welche mathematische Formel wird der „Massendefekt“ quantitativ beschrieben? Stellen Sie einen Zusammenhang zur Stabilität der Atomkerne her.
© DUDEN PAETEC GmbH, Berlin. Alle Rechte vorbehalten. Internet: www.duden-paetec.de
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Lösung
Bausteine und Stabilität von Atomen
1.
Protonen (1), Neutronen (2) und Elektronen (3) sind die Bausteine der Atome. Vervollständigen Sie die
Tabelle unter Berücksichtigung der charakteristischen Eigenschaften der Elementarteilchen.
Name
2.
Proton (1)
1
1p
+1
Kern
(1) ≈ (2)
(1) >> (3)
(1) ⇔ (2) starke Kernkraft
Neutron (2)
1
0n
0
Kern
(2) ≈ (1)
(2) >> (3)
(2) ⇔ (3) keine Wechselwirkung
Elektron (3)
0
–1 e
–1
Hülle
(3) << (1)
(3) << (2)
(3) ⇔ (1) elektrostatische Kräfte
Definieren Sie die aufgeführten Begriffe und geben Sie entsprechende Beispiele an.
Begriff
3.
Symbol Ladung Kern/ Hülle Massenrelation (>, ≈, <) Wechselwirkungen
Definition
Beispiele
Elementar- Elementarteilchen sind Grundbausteine der Materie, die
Protonen, Neutronen
teilchen
sich ineinander umwandeln lassen.
Elektronen, Positronen u. a.
Isotope
Isotope sind Atome gleicher Protonenzahl, aber unter-
1
2
3
1 H, 1 H, 1 H
schiedlicher Massenzahl.
12
13
14
6 C, 6 C, 6 C
Misch-
Mischelemente sind Elemente, die aus verschiedenen
Sauerstoff ( 168 O,
element
Isotopen (mit gleicher Protonenzahl) bestehen.
Chlor ( 35
17 Cl,
37
17
18
8O
u. a.)
Cl u. a.)
Begründen Sie, warum die Summe der Massen zweier Protonen und zweier Neutronen größer ist als die
Masse eines α- Teilchens ( 42 He2+). Durch welche mathematische Formel wird der „Massendefekt“ quantitativ beschrieben? Stellen Sie einen Zusammenhang zur Stabilität der Atomkerne her.
Bei der Zusammenführung von Neutronen und Protonen in einem Atomkern wird die Kernbindungsenergie frei. Die Energiemenge ist nach EINSTEIN
proportional zu einem Massenverlust, der auch als
Massendefekt bezeichnet wird. Der Zusammenhang
wird quantitativ durch die Formel ΔE = Δm · c2 beschrieben.
Ursache des Massendefekts ist die extrem hohe
Kernbindungsenergie, die auch die Stabilität der
Atomkerne bedingt. Sie ist letztlich auf das Wirken
der starken Kernkraft zwischen den Nukleonen
zurückzuführen. Je größer die Kernbindungsenergie
bezogen auf ein Nukleon, umso stabiler sind die
Atomkerne.
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