Erkläre, warum die im Periodensystem angegebene relative Masses selten genau der Masse eines Atoms entspricht?

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2 Antworten

Moin,

zuerst die Grundlagen, auf dem Antwort auf deine Frage beruht:
• Atome bestehen aus einem winzig kleinen Kern und einer im Vergleich damit riesigen Hülle aus Nichts.
• Im Kern findest du zwei Elementarteilchen, nämlich die positiv geladenen Protonen und die ungeladenen Neutronen.
• In der Hülle findest du als weiteres Elementarteilchen die negativ geladenen Elektronen.
• Protonen und Neutronen haben beide (ungefähr) die gleiche Masse; sie wiegen jeweils (ungefähr) 1 u.
• Elektronen haben im Vergleich damit so gut wie keine Masse; sie wiegen grob 1/2000 u, was bedeutet, dass du ungefähr 2000 Elektronen bräuchtest, um gerade einmal auf die gleiche Masse von einem Proton oder einem Neutron zu kommen.
• Darum berücksichtigst du die Masse der Elektronen nicht, wenn du die relative Atommasse angibst. Die Massenzahl ergibt sich daher aus der Summe der Protonen- und der Neutronenanzahl.
• Die Protonenanzahl bestimmt nicht nur, wie stark der Kern geladen ist, sondern auch, zu welchem Element das betrachtete Atom gehört (Protonenzahl = Kernladungszahl = Ordnungszahl).
• Im Kern der Atome desselben Elements sind darum immer gleich viele Protonen, aber die Anzahl der Neutronen kann verschieden sein.
• Darum kann die Masse der Atome eines Elements unterschiedlich groß sein; solche Atome desselben Elements, die verschieden schwer sind, nennt man "Isotope".

So, nachdem du die Grundlagen (hoffentlich) noch einmal gelesen (und - nochmal hoffentlich - verstanden) hast, können wir ans Eingemachte gehen...

Wenn nur Protonen und Neutronen eine relevante Masse haben und beide 1 u wiegen, wie kann es dann sein, dass die relative Masse von beispielsweise Chlor mit 35,5 u angegeben wird? Gibt es etwa halbe Protonen oder Neutronen in einem Atomkern? - Nein, gibt es nicht...
Zählt man dann etwa doch die Elektronenmasse am Ende hinzu? - Nein, macht man nicht...
Hmm, dann könnte das etwas mit den Isotopen zu tun haben?! - Ja, genau! Und der Zusammenhang ist folgender:

Von Chloratomen gibt es in der Natur zwei Isotope, nämlich eines, dass 17 Protonen und 18 Neutronen in seinem Kern hat. Diese Isotope haben demnach eine Masse von (17 u + 18 u =) 35 u.
Daneben gibt es aber auch Atome, die haben im Kern ebenfalls 17 Protonen, aber 20 Neutronen. Diese Isotope bringen daher die Masse von (17 u + 20 u =) 37 u auf die Waage.
Da beide Isotope jeweils 17 Protonen im Kern haben, handelt es sich immer um Chloratome, nur dass sie eben unterschiedlich schwer sind.
Und jetzt kommt's: Von den 35-u-Isotopen gibt es in einer normalen Mischung etwa 75%. Die restlichen 25% sind die schwereren 37-u-Chlor-Isotope. Wenn du nun also die relative (Durchschnitts-)Masse aller Chloratome angeben willst, musst du nicht nur berücksichtigen, dass und wie viele stabile Isotope es gibt, sondern auch, wie viele es vom jeweiligen Typ gibt.

Bei Chlor heißt das 75% vom 35-er Chlor + 25% vom 37-er Chlor.
Rechnung:
0,75 • 35 u + 0,25 • 37 u = 26,25 u + 9,25 u = 35,5 u

Du siehst, die Summe der Massen aller (natürlich vorkommenden stabilen) Isotop-Varianten unter Berücksichtigung ihrer Häufigkeit ergibt die relative (durchschnittliche) Masse eines Atoms.

Alles klar?

LG von der Waterkant.

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Kommentar von DarShaLP
04.02.2017, 20:18

Ja, vielen Dank!

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Kommentar von ThomasJNewton
04.02.2017, 20:40

Natürlich gehören die Elektronen zur Atommasse.

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Suche Dir eines dieser Elemente heraus und lies dazu den Wikipedia-Artikel, insbesondere die Angaben zu den Isotopen (im rechten Kasten).

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