Atomaufbau - s-hb.de VIRTUAL CLASSROOM

Das Atom
Atomphysik (Physik der Atomhülle):
Teilgebiet der Physik, in dem der Aufbau der Atome, deren Eigenschaften, die Vorgänge
innerhalb der Atome und die Wechselwirkungen zwischen den Atomen beschrieben werden:
Atommodelle; Periodensystem, Röntgenspektrum …
Kernphysik (Physik der Atomkerne):
Teilgebiet der Physik, in dem der Kernaufbau, die Eigenschaften der Kernteilchen und die
Veränderungen von Atomkernen beschrieben werden: Kernladungen, Kernaufbau,
Radioaktivität …
Der Atomaufbau lässt sich vereinfacht wie folgt beschreiben:
Atom (Durchmesser d ≈ 10−10 m = 0, 000.000.000.1m )
10 Millionen Atome aneinandergereiht ergeben erst 1 mm.
Atomhülle
Atomkern (Nuklid) 10-15 m
Elektronen
Nukleonen (Kernbausteine)
Protonen
Neutronen
KERNLADUNGSZAHL Z
Anzahl N
der Neutronen
Anzahl der Protonen
Massenzahl A der Nukleonen: A = Z + N
Elektronenanzahl (Ordnungszahl) = Protonenzahl Z
Der Kern ist fast 100.000 mal kleiner als die Hülle.
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1
Aufbau der Atome:
Proton und Neutron haben fast die gleiche Masse. Die Masse des Elektrons beträgt etwa nur
1
der Masse des Protons. Betrachtet man die Atommassen, so kann man die
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Elektronenmasse vernachlässigen. Die Masse ist praktisch im Kern vereinigt..
Eine wichtige Eigenschaft des Atomkerns ist seine elektrische Ladung. Die Anzahl der
positiven Ladungsträger im Kern (Protonenzahl) ist auch gleich der Anzahl der
Hüllenelektronen eines elektrisch neutralen Atoms.
Zur Kennzeichnung des Kernaufbaus werden die Massenzahl A (Anzahl der Protonen +
Anzahl der Neutronen) oben links und die Kernladungszahl (Anzahl der Protonen) Z
unten links neben das chemische Symbol gesetzt:
A
Z
Symbol =
Massenzahl
Kernladungszahl
Symbol = Symbol − Massenzahl
Eine Atomart, die auf diese Weise durch Protonen- und Neutronenzahl charakterisiert wird,
heißt Nuklid.
Für die Elementarteilchen gilt:
1
1
p
0
−1
Pr oton
Elektron
e
1
0
n
Neutron
Die Atome eines Elements können bei gleicher Protonenzahl eine unterschiedliche
Neutronenzahl besitzen. Solche Atome mit gleicher Kernladungszahl (Ordnungszahl), aber
mit unterschiedlicher Massenzahl bezeichnet man als Isotope des Elements.
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In der Natur treten z.B. drei Wasserstoffisotope auf:
1
1
99,986%
H =H −2
0, 014% = D Schwerer Wasserstoff (Deuterium / Deuteron)
2
1
der Kern besteht aus einem Pr oton :
1
1
H
p
der Kern besteht aus1Pr oton und1Neutron.
3
1
H =H −3
kleinste Mengen = T Überschwerer Wasserstoff (Tritium / Triton)
der Kern besteht aus1Pr oton und 2 Neutronen.
Elemente des PSE und Isotope
Element
Kohlenstoff
Protonenzahl
Z
6
Neutronenzahl
N=A-Z
6
Massenzahl
A
12
Nuklid
12
6
Wasserstoff
1
0
1
1
1
H
Helium
2
2
4
4
2
He
Blei
82
125
207
207
82
Pb
Radium
88
138
226
226
88
Ra
Uran
92
146
238
238
92
U
C
Da fast alle Elemente Isotopengemische sind, ist es sinnvoll vom Isotop des
Elements statt vom Element zu sprechen.
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