Was macht Blei so schwer?

7 Antworten

Durch die vielen Protonen im Kern werden die Elektronen-"Bahnen" entsprechend eng (der Radius einer Elektronenbahn ist ja proportional zu 1/Z^2, wobei Z die "Kernladungszahl" ist, d. h. die Anzahl der Protonen - positiven Ladungsträger - im Kern).

Die Elektronen-"Bahnen" mit den größten Radien sind nicht allzu weit "außen". (Am weitesten außen sind sie bei den Alkalimetallen, die in der äußersten "Schale" nur ein einzelnes Elektron haben, das dann entsprechend weit vom Kern entfernt ist. Beim Blei wird keine weiter außen liegende "Schale" angebrochen, aber die Kernladungszahl steigt und der Radius der Elektronen-"Bahnen" sinkt.)

Woher ich das weiß:Hobby – seit meiner Schulzeit; leider haupts. theoretisch

So „schwer“ ist Blei überhaupt nicht. Es hat mit seinen unter 12g/cm³ nicht einmal ⅔ der Dichte von Gold mit über 19g/cm³.

Dabei gehören die Blei - Atomkerne (und auf die kommt es an, wenn es um die Masse geht) zu den massereichsten stabilen Atomkernen überhaupt. Nur Wismutkerne können etwas mehr Masse haben. Alles, was darüber hinausgeht, ist radioaktiv.

Allerdings nimmt die aus den Elektronen bestehende Atomhülle einen größeren Raum ein als bei den Edelmetallen Gold und Platin oder gar bei den Dichte„meistern“ Osmium und Iridium (>22g/cm³).

Das wiederum liegt an der Elektronenkonfiguration. Der Zustand eines Elektrons ist durch Quantenzahlen charakterisiert. Die Hauptquantenzahl n≥1 beschreibt den maximal möglichen Bahndrehimpuls des Elektrons und für ein einzelnes Elektron das Energieniveau. Die Nebenquantenzahl l, 0≤l≤n–1, beschreibt den tatsächlichen Bahndrehimpuls betragsmäßig.

Mehrere Elektronen beeinflussen sich allerdings gegenseitig, was dazu führt, dass die Zustände nicht „brav der Reihe nach“ besetzt werden bzw. eine solche Besetzung nicht die energetisch günstigste ist.

Blei besitzt 6p-Elektronen (also solche mit n=6 und l=2), die z.B. Gold nicht hat. Iridium hat gar keine Elektronen mit n=6, dafür 9 5d-Elektronen (n=5, l=2), die weniger Raum einnehmen.

Die vielen Nucleonen im Kern plus das mäßige Atomvolumen.

Was wohl? Protonen- und Neutronenanzahl sowie die Dichte.