Grundbegriffe der Atomphysik: Atom, Ion, Isotop, Massenzahl

Atomare Grundbegriffe: Atom, Ion und Isotop

Atom: die kleinste Einheit eines chemischen Elements, die ihre Identität und ihre Eigenschaften behält und nicht durch chemische Prozesse geteilt werden kann.
Massenzahl: repräsentiert die Summe der Protonen und Neutronen im Atomkern. Wird auch in Zusammenhang mit der Atommasse genannt.
Ordnungszahl: ist die positive ganze Zahl, die der Anzahl der Protonen im Atomkern entspricht.
Ion: Ein Ion ist ein Teilchen, das entsteht, wenn ein neutrales Atom oder eine Gruppe von Atomen ein oder mehrere Elektronen gewinnt oder verliert.
Kation: ist ein Ion (Atom oder Molekül) mit positiver elektrischer Ladung.
Anion: ist ein Ion (Atom oder Molekül) mit negativer elektrischer Ladung.
Isotop: bezeichnet Atome desselben Elements, die sich in der Anzahl der Neutronen unterscheiden, aber am gleichen Platz im Periodensystem stehen.
Atommasse: ist die Masse eines ruhenden Atoms, ausgedrückt in atomaren Masseneinheiten (u). Die Atommasse kann näherungsweise als Summe der Massen von Protonen und Neutronen angesehen werden, abzüglich kleiner Beiträge aus Bindungsenergie.

Berechnung der mittleren Atommasse

Atomare Masse (gewichteter Mittelwert): Masse(Isotop1) × Anteil%_1 + Masse(Isotop2) × Anteil%_2 + ...

100

John Dalton

Dalton veröffentlichte seine Ideen über den Aufbau der Materie. Wichtige Aussagen seiner Atomtheorie (vereinfacht):

• Atome sind die kleinsten, unteilbaren Bausteine der Materie (zur damaligen Zeit galten subatomare Teilchen als unbekannt).
• Alle Atome eines Elements sind einander sehr ähnlich.
• Chemische Verbindungen entstehen durch die Verbindung von Atomen verschiedener Elemente in festen Zahlenverhältnissen.

J. J. Thomson

Thomson entdeckte das Elektron. Sein Modell (Plum-Pudding-Modell) beschrieb Atome als positiv geladene Kugeln, in denen negative Elektronen verteilt eingebettet sind, sodass das Atom insgesamt elektrisch neutral ist.

Ernest Rutherford

Rutherford zeigte durch Streuexperimente, dass die Masse und die positive Ladung eines Atoms in einem kleinen, dichten Kern konzentriert sind. Das Atom besteht demnach aus einem Kern (Protonen und Neutronen) und Elektronen, die den Kern umgeben. In einem neutralen Atom ist die Anzahl der Protonen gleich der Anzahl der Elektronen.

Massenzahl, Ordnungszahl und Neutronenzahl

Massenzahl (A): wird durch A dargestellt und ist die Summe von Protonen (Z) und Neutronen (N) im Kern. In einem neutralen Atom gilt: Anzahl Elektronen = Anzahl Protonen.

Formeln:

• A = Z + N
• N = A - Z

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