Warum sind Massenzahlen in Dezimalzahlen?
Uns wurde die Frage gestellt warum die Massenzahl im Periodensystem meist eine Dezimalzahl ist. Kann mir das einer erklären? Am besten so leicht wie möglich bitte T.T
3 Antworten
1u ist 1/12 der Masse eines C12 Atoms. Betrachte nun ein Heliumatom. Wegen 2p2n sollte man meinen, dass 3 Heliumatome einem Kohlenstoffatom entsprechen, nämlich 6p6n, dies ist aber nicht so. Jedes Atom hat nämlich andere Trennenergien (oder Bindungsenergien, wie du willst). Um den Atomkern zu trennen, brauchst du Energie, und nach E=mc^2 wird der Atomkern dadurch schwerer. Nun ist diese Trennenergie aber von Atomkern zu Atomkern verschieden, und damit ist die Masse von He4 auch nicht exakt 1/3 der Masse von C12, also eben nicht exakt 4u.
2) Von einigen Elementen existieren verschiedene stabile Isotope mit verschiedenen Massenzahlen. Ich glaube (bin mir da aber nicht sicher), dass im Periodensystem ein Mischwert steht, gewichtet nach dem natürlichen Vorkommen (dies aber ohne Gewähr).
Danke für die Mühe aber das is mir doch schon ein bisschen zu hoch. Ich bin in Physik die größte Niete die auf Erden wandelt, Trotzdem vielen Dank^^
Ich habe gerade einmal nachgeschaut und nachgerechnet:
Helium hat eine Trennenergie von 4,53pJ, also haben 3 Heliumkerne eine Masse von 13,59pJ.
C12 hat eine Trennenergie von 14,77pJ. Da beide aus gleich vielen Protonen und Neutronen bestehen (also 3He entsprechend 1 C) , ergibt sich der Unterschied in den Trennenergien, also 14,77pJ - 13,59pJ = 1,18pJ, die 3He schwerer sind als 1C. Oder dann für 1 He Kern:
1,18pJ/3 = 0,393pJ. Dies entspricht einer Masse von 0,393pJ/c^2 = 0,393 * 10^(-12)J/(300000000m/s)^2 = 4,37037 * 10^(-30) kg.
Dies entspricht einer Atommasse von 4,37037 * 10^(-30)kg /(1,660539 * 10^(-27) kg/u) = 0,0026u.
Glatt müsste bei He ja u = 4 rauskommen, nach dem oben Gerechneten ist es aber
4u + 0,0026u = 4,0026u, also genau der Wert, der im Periodensystem steht.
Von den meisten Atomsorten gibt es verschiedene Isotope. Das heißt, dass sie zwar die gleiche Protonenzahl haben, aber unterschiedliche Neutronenzahlen. Von Kohlenstoff kennen wir ja alle das C-12 Isotop mit 6 Neutronen. Es kommt in der Natur aber auch das seltene C-14 Isotop vor, dass zum Beispiel bei der Radioocarbonmethode gebraucht wird vor. Außerdem gibt es noch ein C-13 Isotop. Bei normalem Kohlenstoff sind etwa 98,9% der Atome C-12, 1,1% C-13, und nur noch ganz wenige Prozent C-14. Nimmst du davon den Mittelwert kommst du auf 12,011 und nicht auf genau 12.
Die Elektronen wiegen so wenig, dass sie keinen Einfluss auf die Massenzahl nehmen.
Ein Proton oder ein Neutron hat nur ungefähr die Masse von 1 u.
Nur das Isotop C-12 bestehend aus 6 Protonen und 6 Neutronen hat exakt die Masse von 12 u, und dies nur aufgrund der Definition der Atomaren Masseneinheit u.
Das Isotop O-16 hat eine stärkere Bindungsenergie als C-12, und deher nur eine Masse von 15,994 u statt 16 u. -- Der Wert liegt jedoch immer in der Nähe einer ganzen Zahl. Die erste Nachkommastelle ist entweder eine 9 oder eine 0.
Viele Elemente sind zudem ein Gemisch aus verschieden schweren Isotopen. Die angegebene Atommasse der arithmetischer Mittelwert aller Isotopen, abhängig von ihrer Häufigkeit. Deswegen kann hier die erste Nachkommerstelle jeden Wert annehmen.