Elemente und Moleküle, Schulbuch

11 1.1 Der aUFBaU Der aTOMe ■ 11.1: Bestimm die Anzahl der Protonen, Neutronen und Elektronen in den ungeladenen Atomen folgender Nuklide: ■ 11.2: Bestimm die Elementsymbole und stelle fest, welche Nuklide Iso - tope zueinander sind: S, Co, P, U, U 32 16 60 27 31 15 235 92 238 92 E, E, E, E, E 6 12 6 13 7 13 7 14 6 14 ÜBUNGeN Probe Strahl positiver Ionen Spalt Beschleunigungs- gitter rasche Elektronen zum Ionisieren der Probe N S C 12 6 Massenzahl Ordnungszahl Elementsymbol H 1 1 Li 7 3 C 12 6 U 238 92 C 12 6 C C Neutronen Protonen 13 6 14 6 Abb. 11.1: Massenspektrometer Abb. 11.2: Ordnungszahlen Abb. 11.3: Kennzeichnung eines Nuklids Abb. 11.4: Nuklide Abb. 11.5: Das natürliche Isotopengemisch des Kohlenstoffs Da die Massen der Elementarteilchen sehr klein sind, ist die Angabe in Gramm oder Kilogramm unpraktisch. Man legte daher eine neue Masseneinheit fest, die Atomare Masseneinheit 1 u (unit). 1 u = 1,66056 • 10 –24 g Bezugsmasse: 1/12 der Masse von 12 C Sowohl Proton als auch Neutron besitzen eine ungefähre Masse von 1 u. Die Elementarteilchen im Kern liegen sehr dicht beisammen; vereinfacht kann man sagen, sie berühren einander. Daher ist der Kerndurchmesser sehr klein. Die Elekt- ronen der Hülle hingegen haben sehr große Abstände voneinander; die Hülle ist etwa 10 4 –10 5 mal so groß wie der Kern. Stellt man sich den Kern erbsengroß vor, so hätte in der Hülle das größte Gebäude der Welt Platz. Ordnungszahl, Massenzahl, Elemente Da die Masse der Atome durch die Kernmasse bestimmt wird, werden die Atome durch die Kernzusammensetzung charakterisiert. Dazu dienen zwei Zahlen: Ordnungszahl Z : Zahl der Protonen im Atomkern = Kernladungszahl. Sie ist zugleich die Zahl der Elektronen in der Hülle eines neutralen Atoms. Massenzahl A : Zahl der Kernteilchen (Nukleonen). Sie gibt zugleich die Masse des Atoms in der Einheit u an, wenn nicht mehr als eine Stelle nach dem Komma an Ge- nauigkeit verlangt wird. Die Differenz A – Z gibt die Zahl der Neutronen an. Nuklid: Ein genau definiertes Atom nennt man Nuklid. Dabei sind Z und A festgelegt. Element: Ein Element wird durch Z festgelegt. Zu einer bestimmten Ordnungszahl gehört ein bestimmtes Element, das durch das Elementsymbol beschrieben wird (Großbuchstabe und eventuell noch ein Kleinbuchstabe; Abkürzung des Element- namens). Im Periodensystem der Elemente sind die Elemente nach steigender Kern - ladungszahl geordnet. Isotope sind die Nuklide zu einem Element. Sie besitzen dieselbe Ordnungszahl, unterscheiden sich aber durch die Massenzahl. Die Atome eines Elements müssen daher nicht alle gleich sein. Die meisten Elemente kommen in der Natur nicht als reine Nuklide vor, sondern bil- den ein Isotopengemisch. Die bekannten Kohlenstoffisotope sind die natürlich vorkommenden. Allerdings ist ihre Häufigkeit sehr unterschiedlich: 12 C ca. 99 %, 13 C ca. 1 % und das radioaktive Nuklid 14 C nur in Spuren. (Abb. 11.5) Neben den natürlichen Isotopen eines Elements kann man noch weitere künstlich in Kernreaktoren und Teilchenbeschleunigern herstellen. Sie sind allerdings meist instabil und wandeln sich durch radioaktive Zerfälle um. Wasserstoff ... 1 H, Helium ... 2 He Sauerstoff ... 8 O, Uran ... 92 U Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv