Wie viele Protonen und Neutronen sind in einem Atom?

Miraculix84

Community-Experte

Chemie

12.11.2012, 20:22

Nehmen wir mal als Beispiel Phosphor:

Ordnungszahl = 15

Molare Masse = 30,973 = 31

Anzahl der Protonen = Ordnungszahl = 15

Anzahl der Elektronen = Ordnungszahl = 15 (Bei negativer Ladung wird für jede negative Ladung um +1 erhöht, bei positiver Ladung wird für jede Ladung um -1 erniedrigt)

Anzahl der Neutronen = Massenzahl - Ordnungszahl = 31 - 15 = 16

Am exakten Wert der Massenzahl (30,973) erkennst du, dass es auch einen geringen Anteil an Phosphoratomen mit einer geringeren Protonenzahl gibt (es sind ja nicht ganz 31). Welche Isotope des Phosphors das genau sind, kann man aus den beiden obigen Angaben (Ordnungszahl und Massenzahl) nicht ablesen. Die angegebene Massenzahl ist nur der statistische Mittelwert.

LG

MCX

2 Kommentare 2

moreblack 12.11.2012, 21:19

Am exakten Wert der Massenzahl (30,973) erkennst du, dass es auch einen geringen Anteil an Phosphoratomen mit einer geringeren Protonenzahl gibt (es sind ja nicht ganz 31)

Hier meintest du sicher Neutronenzahl :-)

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Miraculix84 13.11.2012, 06:11

@moreblack

Ähm, ja sorry. Hatte nen Knoten im Hirn! :)

Danke

MCX

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TomRichter

Community-Experte

Chemie

12.11.2012, 21:16

Um zu wissen wieviele Elektronen in einem Atom sind muss man gucken in welcher Hauptgruppe sich das Element befindet.

Nein, die Zahl der Elektronen ist immer exakt gleich der Zahl der Protonen. Sonst wäre das Atom nicht neutral.

woher weiß ich wieviele neutronen sich in eiinem Atom befinden?

Gesamtmasse minus Protonenmasse = Neutronenmasse. Den Massenanteil der Elektronen kann man vernachlässigen, im Rahmen dieser Genauigkeit kann man auch Protonen- und Neutronenmasse gleichsetzen.

JackFou

Topnutzer im Thema Chemie

13.11.2012, 02:22

Du hast schon richtig erkannt, dass die Zahl der Protonen im Kern gleich der Ordnungszahl ist.

Bei Atomen ist die Zahl der Elektronen immer gleich der Zahl der Protonen. Habe ich ein *on, so muss ich entsprechend der Ladung bei Anionen Elektronen dazuzählen oder bei Kationen Elektronen abziehen. Cl- hat entsprechend ein Elektron aufgenommen und Mg2+ zwei abgegeben.

Die Anzahl der Neutronen erhältst du, wenn du die Atommasse in u betrachtest und davon die Zahl der Protonen abziehst. Dies gilt, da die Masse eines Atoms fast ausschließlich von den Protonen und Neutronen ausgemacht wird. Deshalb gilt: Atommasse = Zahl der Neutronen + Zahl der Protonen.

Der Kern eines Atoms besteht jedoch nicht nur aus den Protonen, sondern beinhaltet auch Neutronen. Neutronen sind ungeladene Teilchen, die ungefähr die gleiche Masse haben wie die Protonen. Zusammengenommen machen Protonen und Neutronen die Masse des Atoms aus, obwohl der Kern im Vergleich zum gesamten Atom sehr klein ist. Wie du dir sicher vorstellen kannst, wiegt ein einzelnes Atom sehr wenig. Ein Wasserstoffatom besteht beispielsweise lediglich aus einem Proton und keinem Neutron. Dadurch ist es das leichteste aller Atome und wird in der Chemie als Standardwert verwendet. Würden wir die Masse eines Wasserstoffatoms in Gramm angeben, bekämen wir folgenden Wert:

$0,00000000000000000000000166054$ $=$ $1,66054*10^{-24} g$

Da es sehr unkomfortabel wäre mit diesem Wert rechnen zu müssen, verwendet man stattdessen die Einheit 1u als atomare Masseneinheit. Ein Wasserstoffatom hätte demnach die Atommasse von 1u. 

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$1u$ entspricht also dem Gewicht von $1,66054*10^{-24} g$. Das ist die Masse von genau einem Proton oder Neutron. Die Masse eines Atoms ergibt sich aus der Anzahl der Protonen und Neutronen.

Anzahl der Protonen + Anzahl der Neutronen = Masse des Atoms (in u)

Die Angaben zur Masse eines Atoms findest du auch im Periodensystem, ähnlich wie die Kernladungszahl, unmittelbar beim jeweiligen Element. Wenn wir uns beispielsweise das Element Sauerstoff anschauen, ist dort $16$ als Massenzahl angegeben. Die Werte sind oft gerundet angegeben, um den Umgang damit zu vereinfachen. Die genaue Masse weicht davon aber nur wenig ab.

In der folgenden Abbildung möchte ich dir einige Beispiele nennen, die dir zeigen, wie sich die Masse eines Atoms zusammensetzt.

Wenn du die Kernladungszahl und die Masse des Atoms kennst und nun mittels dieser beiden Informationen die Anzahl der Neutronen ermitteln möchtest, musst du dir Folgendes merken.

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Ziehe von der (gerundeten Zahl) der Masse die Zahl der Protonen ab und du erhältst die Anzahl der Neutronen. Am Beispiel des Elements Bor möchten wir dir diese Vorgehensweise verdeutlichen.

$11u$ bedeutet, dass sich 11 Teilchen (Protonen und Neutronen) im Kern befinden.

$11$ $-$  $5$  $=$  $6$ 

$(Masse\:  von\:  Bor)$ $-$ $(Anzahl\: der\: Protonen)$ $=$ $(Anzahl\:  der\:  Neutronen)$

Isotope

Wie in den meisten Fällen, gibt es auch bei dieser Regelmäßigkeit Ausnahmen. Wenn wir uns beispielsweise das Element Chlor $(Cl)$ ansehen, fällt uns bei der Masse des Atoms ein Wert von $35,5u$ auf. Da es aber pro Atom immer nur eine natürliche Zahl an Protonen und Neutronen gibt und kein halbes Proton oder Neutron existiert, stellt sich die Frage, wie $0,5u$ entstehen kann.

In dem Fall des Elements Chlor haben $75 \%$ der Atome die Masse $35u$. Das bedeutet, im Kern befinden sich 17 Protonen und 18 Neutronen. Bei den restlichen $25$% ist die Anzahl der Neutronen jedoch höher. Hier sind 17 Protonen mit 20 Neutronen vorhanden, woraus sich eine Masse von $37u$ ergibt. Der Wert von $35,5u$ ist also der Mittelwert der beiden Formen von Chlor-Atomkernen.

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Einige Atome des gleichen Elements kann man durch die Anzahl der Neutronen im Kern unterscheiden. Man nennt diese $Isotope$. Um Isotope zu kennzeichnen, vermerkt man die Massenzahl bei dem jeweiligen Isotop. Beispielsweise: $^{35}Cl$ und $^{37}Cl$

Isotope sind Atome eines Elements, die sich in der Zahl ihrer Neutronen unterscheiden und dadurch auch in ihrer Masse.

Isotope des Wasserstoffs

Ein besonderes Beispiel sind die Isotope des Wasserstoffs. Wie du nun ja schon weißt, besteht der Kern des Wasserstoffatoms aus nur einem Proton und besitzt kein Neutron. Es existieren aber auch Wasserstoffatome, die neben dem Proton auch ein Neutron besitzen. Man nennt es dann $Deuterium$. Hat der Kern zwei Neutronen, wird dieses Isotop $Tritium$ genannt. 

Da sich die Isotope von Wasserstoff durch die unterschiedliche Anzahl an Neutronen, sehr stark in ihrer Masse unterscheiden, haben die einzelnen Formen eigene Bezeichnungen erhalten.

Nun solltest du alles über die Zusammensetzung eines Atomkerns wissen, wie die Kernladungszahl und Masse eines Atoms zustande kommen und was man unter dem Begriff eines Isotops versteht. Dein neues Wissen kannst du jetzt gerne mit unseren Übungen austesten. Ich wünsche dir viel Spaß und Erfolg dabei!

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