Atomkern im Detail


Ah - Chemieunterricht 2004/2005 9c

Der Atomkern besteht aus Protonen und Neutronen. Die Protonen tragen positive Ladung, bestimmen also die Ladung des Kerns und damit die Art des Elements (d.h. bei Atomen eines Elements muss die Anzahl der Protonen immer gleich sein). Die Neutronen werden als "Isoliermasse" benötigt, damit sich die Protonen nicht abstoßen (gleichartige Ladungen stoßen sich ja bekanntlich ab).

Jedes Proton und jedes Neutron hat die Masse 1 u, die Atommasse erhält man also aus der Zahl der Protonen und Neutronen im Kern. Beispiel: Fluor (F) hat die Atommasse 19 u und 10 Neutronen, also muss der Kern noch 19-10 = 9 Protonen enthalten.

Wenn Protonen und Neutronen jeweils die Masse 1 u haben, und nur ganze Protonen und Neutronen existieren, können Atome auch nur ganzzahlige Massen haben. Sieht man im Periodensystem nach, muss man feststellen, dass bei den Atomen die Masse in der Regel als Dezimalzahl angegeben ist. Das kommt zum einen daher, dass die Neutronen und Protonen eben doch nicht exakt 1 u wiegen, zum anderen aber ergeben sich diese Massen vor allem daraus, dass bei den meisten Atomsorten die Anzahl der Neutronen nicht eindeutig festgelegt ist. Die Zahl der Neutronen kann etwas schwanken (in der Regel nur um ein bis zwei Neutronen). Die angegebenen Atommassen sind also in der Regel Durchschnittswerte. Man spricht hier von Isotopen. Teilweise ist der Kern mit einem Überschuss an Neutronen nicht mehr stabil, dann hat das Element ein radioaktives Isotop - Beispiel: 14C, das bei der Radiokarbonmethode zur Altersbestimmung eingesetzt wird.

Beispiel für Isotope

Chlor hat eine mittlere Atommasse von 35,5 u. Die Atomkerne des Chlors enthalten immer genau 17 Protonen (die Anzahl der Protonen bestimmt das Element). Würde ein Chloratom die Masse 35 u haben, müssten also noch 18 Neutronen vorhanden sein. Hätte das Chloratom die Masse 36 u, müssten noch 19 Neutronen vorhanden sein. Da die mittlere Atommasse des Chlors von 35,5 u genau zwischen diesen beiden Möglichkeiten liegt, könnte also die Hälfte der Chloratome einen Kern mit 17 Protonen und 18 Neutronen, die andere Hälfte der Chloratome einen Kern mit 17 Protonen und 19 Neutronen haben. Schlägt man nach, muss man feststellen, dass ein Chlor-Atom mit 19 Neutronen nicht existiert, wohl aber eines mit 20 Neutronen und der Masse 37 u. Um wieder auf die Durchschnittsmasse von 35,5 u zu kommen, müssen also auf jedes schwere Chloratom drei leichte kommen - damit haben 25% der Chloratome die Masse 37 u, 75% die Masse 35 u.




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