Einführung in die Chemie
Lernziel
- Bestimmen Sie die Beziehung zwischen der Massenzahl eines Atoms, seiner Ordnungszahl, seiner Atommasse und seiner Anzahl subatomarer Teilchen
Schlüsselpunkte
- Neutrale Atome jedes Elements enthalten eine gleiche Anzahl von Protonen und Elektronen.
- Die Anzahl der Protonen bestimmt die eines Elements Ordnungszahl und wird verwendet, um ein Element von einem anderen zu unterscheiden.
- Die Anzahl der Neutronen ist variabel, was zu Isotopen führt, bei denen es sich um verschiedene Formen desselben Atoms handelt, die sich nur in der Anzahl der Neutronen unterscheiden, die sie besitzen.
- Zusammen bestimmen die Anzahl der Protonen und die Anzahl der Neutronen die Massenzahl eines Elements.
- Da die Isotope eines Elements leicht unterschiedliche Massenzahlen haben, wird die Atommasse berechnet, indem der Mittelwert von erhalten wird die Massenzahlen für seine Isotope.
Begriffe
- AtommasseDie durchschnittliche Masse eines Atoms unter Berücksichtigung aller seiner natürlich vorkommenden Isotope.
- MassenzahlDie Summe der Anzahl der Protonen und Anzahl der Neutronen in einem Atom.
- OrdnungszahlDie Anzahl der Protonen in einem Atom.
Atomzahl
Neutrale Atome eines Elements enthalten eine gleiche Anzahl von Protonen und Elektronen. Die Anzahl der Protonen bestimmt die Ordnungszahl (Z) eines Elements und unterscheidet ein Element von einem anderen. Zum Beispiel ist die Ordnungszahl von Kohlenstoff (Z) 6, weil er 6 Protonen hat. Die Anzahl der Neutronen kann variieren, um Isotope zu erzeugen, bei denen es sich um Atome desselben Elements handelt, die eine unterschiedliche Anzahl von Neutronen aufweisen. Die Anzahl der Elektronen kann auch in Atomen desselben Elements unterschiedlich sein, wodurch Ionen (geladene Atome) entstehen. Zum Beispiel kann Eisen, Fe, in seinem neutralen Zustand oder in den ionischen Zuständen +2 und +3 existieren.
Massenzahl
Die Massenzahl (A) eines Elements ist die Summe der Anzahl der Protonen und der Anzahl der Neutronen. Der geringe Beitrag der Masse der Elektronen wird bei der Berechnung der Massenzahl nicht berücksichtigt. Diese Annäherung an die Masse kann verwendet werden, um leicht zu berechnen, wie viele Neutronen ein Element hat, indem einfach die Anzahl der Protonen von der Massenzahl subtrahiert wird. Protonen und Neutronen wiegen beide ungefähr eine Atommasseneinheit oder amu. Isotope desselben Elements haben dieselbe Ordnungszahl, aber unterschiedliche Massenzahlen.
Wissenschaftler bestimmen die Atommasse, indem sie den Mittelwert der Massenzahlen für ihre natürlich vorkommenden Isotope berechnen. Oft enthält die resultierende Zahl eine Dezimalstelle. Beispielsweise beträgt die Atommasse von Chlor (Cl) 35,45 amu, da Chlor aus mehreren Isotopen besteht, von denen einige (die Mehrheit) eine Atommasse von 35 amu (17 Protonen und 18 Neutronen) und einige eine Atommasse von 37 amu aufweisen (17 Protonen und 20 Neutronen).
Bei gegebener Ordnungszahl (Z) und Massenzahl (A) können Sie die Anzahl der Protonen, Neutronen und Elektronen in einem neutralen Atom ermitteln. Zum Beispiel enthält ein Lithiumatom (Z = 3, A = 7 amu) drei Protonen (gefunden aus Z), drei Elektronen (da die Anzahl der Protonen gleich der Anzahl der Elektronen in einem Atom ist) und vier Neutronen (7) – 3 = 4).