Lösungen - Kantonsschule Kreuzlingen

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ARBEITSBLATT CHEMIE – Bau von Atomen
Grundlage: Chemiebuch «Elemente», Kap. 6.3–6.6
1. Liste in einer Tabelle die folgenden Eigenschaften der Atombausteine auf:
Name
Ladun
g
Masse in u
exakte Masse in g
ungefähr
genau
+
1u
1.0073 u
1.673·10–24 g
Neutron
keine
1u
1.0087 u
1.675·10–24 g
Elektron
–
1/1837 u
0.0005 u
9.109·10–28 g
Proton
2. Erläutere kurz die Beobachtungen und die Schlussfolgerungen von Rutherford, bei welchem eine
dünne Goldfolie mit Alpha-Teilchen beschossen wurde.
Beobachtungen
Die meisten Alpha-Teilchen durchdrangen die Goldfolie (ca. 2000 Atomschichten) ungehindert. Einige
wenige wurden abgelenkt bzw. zurückgeworfen.
Folgerungen
– Die positven Ladungsträger (Protonen) sind in einem winzigen Kern konzentriert. Die positiven AlphaTeilchen werden nur dann abgelenkt, wenn sie diesem Kern sehr nahe kommen.
– Atome bestehen vorwiegend aus «Nichts», d.h. der Raum um den Kern, in welchem sich die
negativen Ladungsträger (Elektronen) aufhalten, ist im Vergleich zum Kern sehr gross.
Auf der Basis der abgelenkten Alpha-Teilchen wurde ein Verhältnis des Kerndurchmessers zum
Atomdurchmesser von ca. 1:100'000 bestimmt.
3. Welchen ungefähren Durchmesser hat
ein:
4. a) Wieviele Elektronen ergeben die
Ladungsmenge 1 C (Coulomb)?
b) Wieviele Elektronen strömen bei
einer Stromstärke von 1 A?
a) Atom
10–10 m = 1 Å
b) Atomkern
10–15 m
Elementarladung e = 1.602·10–19 C
daraus folgt: 1 C entspricht 1/1.602·10–19 = 6.242·10–18 e–
1 A = 1 C/s d.h. 6.242·10–18 e–/s
5. Atomkerne bestehen aus Protonen und Neutronen. Erstere sind alle positiv geladen, d.h. sie stossen
sich alle gegenseitig ab. Wie kann das erklärt werden?
Allgemeine Überlegung: Im Kern muss eine Kraft wirken, die stärker ist als die Abstossung.
Diese Kraft wird die starke Kernkraft genannt. Sie wirkt nur über sehr geringe Distanzen, d.h. im
Bereich eines Atomdurchmessers (ca. 10–15 m) ist aber um ein Vielfaches stärker als die
elektrostatische Abstossung.
6. Was kann man daraus schliessen, wenn ein Element eine Atommasse hat, die stark von einer
geraden Zahl abweicht?
Es handelt sich um ein Mischelement. Die Atommassen, die im Periodensystem oder einer Tabelle
angegeben sind sind Durchschnittswerte der in der Erdkruste vorkommenden Mischung von Isotopen.
Kantonsschule Kreuzlingen, Klaus Hensler, Feb. 09
Che09_BauVonAtomen_LOESUNGEN.doc
7. Wie ist die Atommasseneinheit 1 u definiert?
1 u = 1/12·M(12C)
5. Erkläre die folgenden Begriffe mit je einem Satz:
a) Element
Alle Atome mit derselben Protonenzahl
b) Nuklid
Ein Atomkern
c) Nukleon
Bausteine von Atomkernen, d.h. Protonen und Neutronen
d) Isotope
Atome eines Element mit verschiedener Neutronenzahl
e) Kernladungszahl
positive Ladungen im Kern = Anzahl Protonen = Ordnungszahl
f) Massenzahl
Anzahl der Nuklide im Kern = ungefähre Masse in u
g) Reinelement
Element, das in der Erdkruste nur durch eine Nuklidsorte vertreten ist
h) Mischelement
Element, das in der Erdkruste in mehreren Nuklidsorten (Isotope) vorkommt
i) Ion
elektrische geladenes Teilchen (Atom oder Molekül)
j) Kation
positiv geladenes Ion
k) Anion
negativ geladenes Ion
9. Stelle in einer Tabelle die Bausteine bzw. Eigenschaften des Elements X dar
Nuklid Abk. Name
Masse Anzahl
Anzahl
Anzahl
«Lewis»ca. (u) Protonen Neutronen Elektronen Symbol
1
H
(normaler) Wasserstoff
1
1
0
1
H·
2
H
Deuterium
2
1
1
1
H·
3
H
Tritium
3
1
2
1
C
(normaler) Kohlenstoff
12
6
6
6
O
Sauerstoff-18
18
8
10
8
He
Helium
4
2
2
2
H·
·
·C·
·
—
|O·
·
|He
14
C
Kohlenstoff-14
14
6
8
6
14
N
(normaler) Stickstoff
14
7
7
7
238
92
146
92
12
18
238
U Uran-238
10. Beantworte die Fragen, die in den oben genannten Kapiteln gestellt werden.
Antworten siehe separate Liste
·
·C·
·
·
|N·
·
—
|U·
·