Big Bang HTL 2, Schulbuch

Bereich Grundlagen der Chemie (II. Jahrgang, 3. Semester) 39 Das Periodensystem der Elemente – PSE 3 Oft wird auch die relative Atommasse angegeben. Relativ bedeutet „im Vergleich zu“, in diesem Fall im Vergleich zu 1/12 der Masse eines 12 C. Info: Relative Atommasse Die relative Atommasse hat den gleichen Zahlenwert wie die durchschnittliche, ist aber dimensionslos, hat also keine Einheit. Aus den Atommassen kann man sich durch einfaches Addie- ren auch die Molekülmassen von vielen Verbindungen aus- rechnen: Beispiel: Molekülmasse von Wasser: H 2 O 2x 1 u + 16u = 18u Die Elektronegativität – Seilziehen für Atome: Oft steht in Periodensystemen auch der EN-Wert, der Wert der Elektronegativität dabei. In unserem PSE steht der EN- Wert links über dem Elementnamen. Der EN-Wert ist enorm wichtig für das Thema chemische Bindung! Bei chemischen Bindungen werden ganz grob gesagt Elekt- ronen hin und hergetauscht. Man kann nun für jedes Atom berechnen, welchen Energiebetrag man braucht, um dem Atom ein Elektron (oder mehrere) wegzunehmen. Man nennt diesen Energiebetrag Ionisierungsenergie. Und man kann auch berechnen, wie viel Energie umgesetzt wird, wenn ein Atom ein zusätzliches Elektron aufnimmt. Dieser Energiebetrag heißt Elektronenaffinität. Diese beiden Werte kann man nun zu einer neuen Größe, dem EN-Wert zusammenfassen. Relative Atommasse A r Die relative Atommasse gibt an, wie groß die Masse eines Atoms im Verhältnis zu 1/12 der Masse eines 12 C ist. Relativ bedeutet in diesem Zusammenhang „im Vergleich zu“ ( F12 ) A r = ​ Masse eines Atoms in u ______________ 1/12 der Masse eines 12 C ​ Da es sich um ein Verhältnis handelt, ist die Zahl dimen- sionslos, hat also keine Einheit. Für Berechnungen ist das egal, denn die beiden Größen atomare Masseneinheit und relative Atommasse haben den gleichen Zahlenwert. Grund: 1/12 der Masse eines 12 C = 1 u und wenn man etwas durch 1 dividiert erhält man den gleichen Zahlenwert. Beispiel: Masse eines Natriumatoms: 23u Relative Atommasse Natrium: 23u/1 u = 23 Der Zahlenwert der relativen Atommasse hat noch eine wichtige Bedeutung: Er gibt auch an, wie schwer 1 Mol eines Stoffes ist. Die Einheit lautet dann g/mol. Mehr zum Mol im Kapitel 5.4! i 1 u ist etwa so schwer wie ein H-Atom (oder ein Proton). Alle anderen Atome erhalten ein Vielfaches dieser Einheit. ( F11 ) Info: Genaue Definition der Atommasse Ein Wasserstoffatom wiegt also etwa 1 u, ein Fluoratom etwa 19 u. Für den Laborchemiker heißt das: Wenn man Fluor und Wasserstoff zu Fluorwasserstoff verbinden will, benötigt man 19mal mehr Masse an Fluor als an Wasser- stoff. Wie viel absolut man von den Elementen dabei nimmt, hängt nur davon ab, wie viel man produzieren will. Für 2 kg HF also 1,9 kg Fluor und 0,1 kg Wasserstoff. Wenn aber jetzt ein u ungefähr so schwer ist wie ein Was- serstoffatom oder auch ein Proton, wie kommen dann im PSE so oft Kommazahlen zustande, wie z. B. bei Chlor, Zinn oder Magnesium? Es gibt doch keine halben oder Vier- tel-Protonen?! Das liegt an den sogenannten Isotopen. Wir erinnern uns: Von manchen Elementen gibt es in der Natur mehrere Vari- anten, mit einer unterschiedlichen Anzahl an Neutronen ( F10 ). Durch die Neutronen sind diese Isotope auch ver- schieden schwer, was sich auf den Wert der Atommasse auswirkt. Im Periodensystem wird immer die durchschnittliche Masse des anteiligen (prozentualen) Isotopengemisches ange- geben, das in der Natur vorkommt: Ein Beispiel: 35 Cl: zu 75% in der Natur 35,5u 37 Cl: zu 25% in der Natur Die Berechnung für Chlor: ​ 35 × 0,75 + 37 × 0,25 ______________ 2 ​= 35,5 Im PSE steht dann der durchschnittliche Wert von 35,5 unit. Genaue Definition der Atommasse Definiert wurde die Atommasse später genau als: 1 u = 1/12 der Masse eines 12 C-Atoms = 1,6605 · 10 –27 kg Das ist aber nicht ganz so wichtig, denn es ist ja auch nicht so wichtig zu wissen, dass ein Meter die Länge der Strecke ist, die das Licht im Vakuum während der Dauer von 1/299792458 Sekunden zurücklegt. Für unsere Zwecke ist auf jeden Fall ausreichend, zu wissen dass ein u ungefähr einem Wasserstoffatom entspricht. (oder auch einem Proton, weil das eine Elektron viel zu leicht ist, um ins Gewicht zu fallen) Und es ist wichtig zu wissen, wo man die Atommassen nach- schauen kann, nämlich im PSE. i Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv