Vom Atom bis zum Mol - BIO

Vom Atom bis zum Mol
Um in der kompexen Welt der Chemie zu bestehen ist die Kenntniss einiger Grundlagen
unerlässlich. Auf dieser Seite sollen deshalb Begriffe wie "Atom", "Isotop", "Element" oder auch
das Mol näher beleuchtet werden.
Atom, Element und Isotop
Das Atom ist der Grundbaustein aller Materie. Jeder und alles besteht aus unzählbar vielen
Atomen. In der Chemie dreht sich fast alles um Atome bzw. die vielfältigen Moleküle, die sich
aus den einzelnen Atomen zusammen setzen. Der Aufbau eines Atoms ist dabei immer gleich.
Es gibt einen Kern, der aus Protonen (positiv geladen) und Neutronen (ohne Ladung) besteht.
Um den Kern herum ist die Hülle, in der die Elektronen (negativ geladen) auf bestimmten
Bahnen den Kern umkreisen. Die eigentliche Masse des Atoms ist im Kern gebündelt, die Hülle
wiegt quasi nichts.
Um zu wissen, welche Masse ein Atom hat, reicht meist schon ein Blick in das Periodensystem.
Die Ordnungszahl gibt die Anzahl der Protonen an. Die Massenzahl ergibt sich aus der
Gesamtheit an Protonen und Neutronen. Man zählt die Protonen und Neutronen des Kerns
einfach zusammen. Sortiert wird das Periodensystem allerdings nicht an der Massen-, sondern
an der Ordnungszahl (=Kernladungszahl). Auf der Abbildung rechts wurde die Differenz von
1/3
Vom Atom bis zum Mol
Ordnungs- und Massenzahl eingezeichnet. Wenn am Anfang der Grundsatz noch einigermaßen
stimmt, dass pro Proton auch ein Neutron im Kern zu finden ist, steigt die Zahl der Neutronen
mit steigender Protonenzahl immer weiter exponentiell an. So lassen sich ganz unten im
Periodensystem, wo der Kern sehr viele Protonen besitzt, bis zu eineinhalb mal so viele
Neutronen wie Protonen im Kern finden.
Als Element bezeichnet man die Gesamtheit aller Atome, welche die gleiche
Ordnungszahl/Kernladungszahl besitzen. Wenn man vom Element "Chlor" spricht, meint man
damit also alle Cl-Atome. Mit anderen Worten: Du sprichst von Sand und meinst damit die
Vielzahl an Sandkörnern.
Ein Isotop bezeichnet eine Variante eines Atoms. Die Ordnungszahl, also die Anzahl der
Protonen im Kern, ist identisch. Somit unterscheidet sich ein Isotop auch chemisch kaum vom
ursprünglichen Atom. Der Unterschied besteht lediglich in der Massenzahl, also der Anzahl an
Neutronen. Diese spielen für die chemischen Eigenschaften jedoch keine große Rolle.
{slide=Beispiel für Isotope (Deuterium, Tritium)}
1 Proton
Massenzahl: 1
Deuterium
1 Proton
Massenzahl: 2
Tritium
1 Proton
Massenzahl: 3
H
Ordnungszahl: 1
Wasserstoff
1 Neutron
H
Ordnungszahl: 1
schwerer Wasserstoff
2 Neutronen
H
Ordnungszahl: 1
superschwerer Wasserstoff
{/slide}
Mol und molare Masse
Die Länge misst man in Metern, die Zeit in Sekunden und die chemische Stoffmenge in Mol. Im
Gegensatz zu anderen Maßeinheiten gibt es aber keine Waage, mit der man Mol messen
könnte. Dafür gibt es Grammangaben, die erst einmal in Mol umgerechnet werden müssen.
Aber auch in diesem Fall hilft das Periodensystem, genauer die Massenzahl. Denn sie bedeutet
2/3
Vom Atom bis zum Mol
nichts anderes als "Soviel Gramm dieses Stoffes beträgt 1 mol". 1 mol Fluor (F) sind also 19
Gramm. Die Molmasse (M) gibt dieses Verhältnis an (bei Wasserstoff z.B. M=4g/mol). Ein paar
Beispiele dazu:
- 80g Calcium (Ca) sind etwa 2 mol (1 mol = 40,078g)
- 3 mol Fluor (F) sind etwa 57g (1 mol = 18,998)
- 1 mol Wasser (H 2 O) sind etwa 18g (2 Teile H (~1g) + 1 Teil O (~16g) = 18g)
- 38g Distickstofftrioxid (N 2 O 3 ) sind etwa 0,5 mol (2 Teile N (~14g) + 3 Teile O (~16g) = 76
g = 1 mol --> 0,5 mol = 38g)
3/3