Trotz kleinerer Atommasse eine größere Ordnungszahl?
Hilfe!! 😱 In Chemie wurde mir die Frage gestellt: "Warum hat das Element Iod (Ordnungszahl 53) eine größere Ordnungszahl als Tellur (Ordnungszahl 52), trotz kleinerer Atommasse (Iod = 126,90 und Tellur = 127,60)?" Da ich die Antwort nicht kenne, meinte mein Chemielehrer ich soll es nach schlagen, aber das hat mich auch nicht klüger gemacht. Also frage ich euch: Kann mir jemand die oben genannte Frage beantworten? 😊
Vielen Dank schon mal im Voraus LG
6 Antworten
Easy. Die Ordnungszahl folgt streng der Protonenanzahl. Die Atommasse ist aber der gewichtete Durchschnitt der natürlich vorkommenden Isotope. Sind also - wie bei Tellur - die schwereren Isotope häufiger vertreten, steigt der Mittelwert. Bingo
Es gibt übrigens noch zwei Elementpaare, bei denen die Masse nicht mit der Ordnungszahl steigt. Frohe Suche.
Ätsch, Du hast eben ein Dh von mir bekommen... - nix mehr "unten";)))
Die Ordnungszahl ist die Anzahl der Protonen im Kern. Die Atommasse ist in erster Näherung die Anzahl der Protonen plus die Anzahl der Neutronen, gemittelt über alle Isotope.
(Ich hoffe, Du hast mit den Begriffen Proton, Neutron und Isotop keine Probleme)
Die Zahl der Neutronen steigt gewöhnlich mit der Ordnungszahl. Bei leichten Atomen kannst Du grob abschätzen, daß die Anzahl der Neutronen gleich groß ist wie die der Protonen, bei schwereren werden es dann mehr Neutronen als Protonen. Für ein bestimmtes chemisches Element (=fixe Protonenanzahl) gibt es meist nur ein paar Neutronenzahlen, die überhaupt möglich sind (typischerweise zwei bis fünf). Alle andere Neutronenzahlen führen zu radioaktiven Isotopen, die meist keine Rolle spielen.
Bei Iod ist die Sache einfach: Nur Iod-127 ist stabil. Es hat eine Atommasse von 126.904473 (sowas nennt man auch ein „Reinelement“). Der Kern hat 53 Protonen und 74 Neutronen.
Tellur ist dagegen überdurchschnittlich kompliziert. Das natürliche Isotopengemisch besteht aus sieben Isotopen einige davon sind radioaktiv mit sehr langen Halbwertszeiten). Die Kerne haben 52 Protonen und zwischen 68 und 78 Neutronen (Massenahl zwischen 120 und 130).
Die beiden am häufigsten auftretenden Isotope sind 128 und 130, also die schwersten davon. Beide sind schwerer als das einzige Iod-Isotop. Nur ein Drittel des Tellurs entfällt auf Isotope 127 und darunter, aber das reicht nicht, den Durchschnitt der Massen unter den von Iod-127 zu drücken.
Also lautet die schnelle Antwort Weil Tellur einen Hang zu schweren Isotopen hat. Natürlich erklärt das nicht wirklich was.
Die beiden Isotope Te-128 und Te-130 sind radioaktiv, allerdings mit sehr langen Halbwertszeiten (wesentlich länger als das Alter des Universums). Das liegt daran, daß sie einfach zu schwer sind, um stabil zu sein. Die meisten „übergewichtigen“ Kerne sind kurzlebig genug, daß sie in den paar Milliarden Jahren seit Bildung der Erde bereits größtenteils zerfallen sind; das wirklich Erstaunliche beim Tellur ist, daß die Kerne so langlebig sind, daß sie im Natur-Tellur auftreten und dessen Atommasse zu einem überraschend hohen Wert verschieben.
Den Grund für die ungewöhnliche Langlebigkeit des 128-Te und 130-Te kann ich Dir nicht genau nennen. Beide Kerne zerfallen nach dem „Doppelten Beta-Zerfall“, das ist ein Notnagel, den manche Kerne benutzen, die zwar gerne Zerfallen wollen aber keinen einfachen Zerfallsweg finden können (als Chemiker würde man dazu sagen „Thermodynamisch instabil aber kinetisch inert“).
Schlecht genähert. Die relative Atommasse ist nicht die gemittelte Massenzahl, sondern die gemittelte Masse; und zwar nicht über alle Isotope, sondern über die stabilen.
Schlecht genähert. Die relative Atommasse ist nicht die gemittelte Massenzahl, sondern die gemittelte Masse;
Korrekt. Man mittelt über die Atommassen der einzelnen Nuklide
und zwar nicht über alle Isotope, sondern über die stabilen.
Falsch. Deine These, konsequent zu Ende gedacht, würde ja bedeuten daß Uran (alle Isotope sind radioaktiv, also nicht stabil) gar keine Atommasse hätte. Worüber sollte man da mitteln?
Richtig ist, daß über die Massen aller Isotope gemittelt wird, und zwar gewichtet mit dem (Stoffmengen)anteil des jeweiligen Isotops in der natürlichen Mischung. Instabile Isotope tragen dabei meist wenig bis nichts bei, aber gerade Tellur ist dazu eine Ausnahme: Die beiden häufigsten Isotope sind beide nicht stabil sondern zerfallen mit Halbwertszeiten von 10¹❵ bis 10²❴ Jahren.
… mit Halbwertszeiten von 10¹⁵ bis 10²⁴ Jahren.
Der Kukuck soll dieses vergurkte System holen, das kein Unicode kann.
In den gängigen Periodensystemen werden für Elemente ohne stabile Nuklide auch keine relativen Atommassen angegeben, sondern nur die Masse des stabilsten Isotops.
Wir scheinen eine andere Definition von stabil zu haben. Ich nenne Isotope stabil, wenn sie nicht zerfallen (nach dieser Definition ist jedes Uran-Isotop instabil), Du aber auch dann, wenn der Zerfall langsam genug ist (mit U-238 und auch U-235 kann man problemlos im Labor arbeiten, obwohl sie klarerweise zerfallen).
Die Elemente, bei der statt einer Atommasse eine Massenzahl angegeben ist, sind (in allen Isotopen) so kurzlebig, daß sie auf der Erde nicht wirklich vorkommen und ausm Reaktor gezogen werden müssen, wenn jemand heiß darauf ist, mit ihnen zu arbeiten.
Die Ordnungszahl entspricht der Protonenzahl. Im Atom gibt es aber noch andere massebehafteten Bausteine, die Neutronen!
Die relative Atommasse ist nur ein Mittelwert aller Isotope.
Weil die Ordnungszahl reine Algebra ist: Anzahl der Protonen. Atommasse ist da irrelevant.
Im Atomkern sind Protonen und Neutronen. Addiere ich Anzahl der Neutronen und Anzahl der Protonen habe ich ungefähr die Atommasse.
Bei kleineren Kernen gibt es meistens genauso viel Neutronen wie Protonen. Beispiel Sauerstoff: 8 Protonen und 8 Neutronen ergeben eine Atommasse von 16 (im PSE 15,99 - stimmt also, wenn ich runde).
Bei größeren Kernen ist das nicht immer so. Bei Jod runde ich mal die Atommasse auf 127. Aus der Ordnungszahl weiß ich, es hat 53 Protonen. Also kann ich mir denken/rechnen, dass es jawohl 74 Neutronen haben muss.
Tellur hat ein Proton weniger, nur 52, weiß ich aus der Ordnungszahl. Wie viele Neutronen es jetzt hat, kannst du selber rechnen.
Eines der Paare versteckt sich listig.