Physik verstehen 3, Schulbuch

63 Elektrische Phänomene sind allgegenwärtig Die positiv geladenen Teilchen des Atomkerns heißen Protonen (​ p​ + ​ , gr. … das Erste). Ihre Anzahl (Ordnungszahl, Z) gibt an, um welches chemische Element es sich handelt. Wasserstoffatome haben zB ein Proton, Kohlenstoffatome sechs. Der Atomkern enthält zusätzlich ungeladene Neutronen (​ n​ 0 ​ ). Neutronen halten die Protonen durch die Kernkraft zusammen, damit diese einander nicht abstoßen (  Seite 58) und dadurch der Kern auseinanderbricht. Der Atomkern bestimmt die Masse des Atoms . Die Massenzahl (A) eines Elements gibt daher auch an, wie viele Kernteilchen (​p​ + ​und ​n​ 0 ​) sein Atomkern enthält. Eisen mit der Ordnungszahl 26 und der Massenzahl 56 enthält zum Beispiel 26 Protonen und 30 Neutronen (26 + 30 = 56). Der Däne Niels Bohr (  Seite 57) fand heraus, dass sich die Elektronen in der Atomhülle nur in bestimmten Abständen, den Elektronenschalen , aufhalten können. Innerhalb dieser Schalen bilden sie Elektronenpaare. Dieses „Schalenmodell“ entspricht zwar nicht mehr ganz den neuesten Vorstellungen, es ist aber zur Erklärung von Vorgängen recht praktisch (Abb. 63.3). Willst du dir ein Bild von einem Atom machen, stell dir vor, dass sich um einen kleinen Atomkern eine etwa 10 000-mal größere, nebelartige Atomhülle befindet, in der sich Elektronen aufhalten. Der Atomkern enthält fast die ganze Masse (Abb. 63.2). Atommodell auf einer Kerze (Abb. 63.5)  E1 Im Kerzenwachs ist Kohlenstoff (​ 12 6 ​C  Z = 6, A = 12) enthalten. Modelliere mit Wachsstücken das Atommodell des C-Atoms. Mit roten (​p​ + ​) und silbrigen (​n​ 0 ​) Stücken baust du den Atomkern rund um den Docht. Wie viele ​p​ + ​und ​n​ 0 ​benötigst du? In die erste Elektronenschale um den Kern passen nur zwei Elektronen (​e​ – ​). Wie viele ​e​ – ​brauchst du in der zweiten Schale, wenn das Atom gleich viele ​ e​ – ​wie ​p​ + ​haben soll? Modelliere die Atomhülle mit blauem Wachs. 3. Wie unterscheiden sich neutrale Atome von Ionen? Die „Kontaktstellen“ der Atome sind die Elektronen der äußeren Schale, die sogenannten Außenelektronen oder Valenzelektronen . Manche Atome können Außenelektronen abgeben und werden dadurch positiv geladen, andere Atome nehmen zusätzlich Elektronen auf und sind dann negativ geladen. Diese Atome werden Ionen genannt. H 1 1 1 p + 2 p + 2 n 0 3 p + 4 n 0 He 4 2 Li 7 3 A Z 63.1 Die Atomkerne der ersten drei Elemente Wasserstoff, Helium und Lithium; die Neutronen halten die Protonen durch die Kernkraft zusammen. 1. Schale mit 2 e − 3. Schale mit 7 e − 2. Schale mit 8 e − 63.3 Ein Chloratom mit 17 ​p​ + ​, 19 ​n​ 0 ​und 17 ​e​ – ​ ist hier als Elektronenschalenmodell nach Bohr dargestellt. Proton p+ Neutron n 0 Atomkern nebelartige Atomhülle mit Elektronen e– 63.2 Das Atom: Den kleinen massereichen Atomkern aus ​p​ + ​und ​n​ 0 ​umgibt eine nebelige Hülle mit Elektronen ​e​ – ​. V2 63.5 Atommodell auf einer Kerze Ein Atom besteht aus einem Atomkern aus positiv geladenen Protonen und ungeladenen Neutronen und einer Atomhülle , die negativ geladene Elektronen enthält. M Neutrale Atome haben gleich viele Protonen und Elektronen. Ionen sind elektrisch geladene Atome (oder Atomgruppen). M 63.4 Wäre der Kern so groß wie eine Kirsche, würde der Stephansdom ins Atom passen. 8 e − 10 e − neutrales Sauerstoffatom zweifach negatives Sauerstoff-Ion 3 e − 2 e − neutrales Lithiumatom einfach positives Lithium-Ion 8 p + 8 p + 3 p + 3 p + 63.6 Beispiele für neutrale Atome und elektrisch geladene Ionen Arbeitsblätter t456d8 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv