Warum wird die Atomasse oft in Dezimalzahlen angegeben?

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6 Antworten

Da kommen drei Effekte zusammen (falls Deine Frage nicht auf Dezimalzahlen, sondern auf Dezimalbrüche abzielt)

Zwei davon kannst Du gleich wieder vergessen wegen "Bitte nicht zu schwer erklären" und weil diese zusammen weniger als ein Prozent des Effekts ergeben. Diese beiden sind

der Massendefekt (ein Proton oder Neutron im Eisen hat etwas weniger Masse als im Deuterium)

die unterschiedliche Masse der Protonen und Neutronen. Ein Neutron hat minimal größere Masse als ein (Proton plus Elektron), so hat C-12 per Definitiun die Atommasse 12,000, C-14 dagegen hat 14,003

Beide Effekte zusammen bewirken, dass die Atommasse um weniger als ein Prozent von der Nukleonenzahl abweicht. Die Atommasse eines bestimmten Isotops ist sehr genau die Zahl seiner Nukleonen, Abweichungen ergeben sich erst an der zweiten Nachkommastelle:

H-1 hat die Atommasse 1,008, immerhin fast ein Prozent Abweichung.

http://www.internetchemie.info/chemiewiki/index.php?title=Wasserstoff-Isotope#Isotopentabelle:_Wasserstoff

U-235 hat die Atommasse 235,04, Abweichung im Zehntel-Promille-Bereich.

http://www.internetchemie.info/chemiewiki/index.php?title=Uran-Isotope#Isotopentabelle:_Uran

Und jetzt zu dem, was die dicken Unterschiede ausmacht: Die üblicherweise angegebenen Atommassen beziehen sich auf die natürlich vorkommende Isotopenmischung. Beim Chlor ist das:

76% Cl-35 mit einer Masse von 34,969

24% Cl-37 mit einer Masse von 36,966

http://www.internetchemie.info/chemiewiki/index.php?title=Chlor-Isotope

Für die einzelnen Isotope gilt auch hier: Abweichung vom ganzzahligen "Sollwert" erst an der zweiten Nachkommastelle. Aber für die natürliche Mischung der beiden Isotope ergibt sich dann der allseits bekannte krumme Wert von 35,45

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Die angegebene Atommasse ist ein Durchschnittswert aus den Atommassen aller zu einem chemischen Element zuzuordnenden Isotopen auch entsprechend ihrer natürlichen Häufigkeit.

Ein einfaches Beispiel:

Das chemische Element Wasserstoff hat zumindest 3 Isotope, nämlich Protium (1 Proton im Kern), Deuterium (je 1 Proton und ein Neutron im Kern) und Tritium (1 Proton und 2 Neutronen im Kern).

Da Protonen (1,0073 u) und Neutronen (1,0087 u) fast die gesamte Masse eines Atoms ausmachen, wird deutlich, dass die Atommasse der einzelnen Isotopen sich durch die Anzahl der Neutronen besonders bei Wasserstoff enorm unterscheidet. Dazu kommen dann noch die Elektronen (0,0006 u), von denen Wasserstoff normalerweise nur eines in der Atomhülle hat.

Nimmt man die Atommasse in der Einheit u, erhält man für Protium etwa 1,0079 u, für Deuterium etwa 2,0166 u und für Tritium etwa 3,0253 u, obwohl alle drei Isotopen demselben Element angehören.

Den Durchschnitt rechnet man nun anhand des Vorhandenseins der Isotopen in der Natur. Protium nimmt 99,9885 %, Deuterium 0,0115 % und Tritium 10^−15 % ein, ist also praktisch vernachlässigbar. Da Du es einfach haben möchtest, rechne ich nur mit den ersten beiden Werten.

Die durchschnittliche Atommasse erhält man also wie folgt:

1,0079 u * 0,999885 + 2,0166 u * 0,000115 = 1,008 u

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Kommentar von Firstboss
07.04.2016, 18:45

Wäre auch diese Antwort richtig: Durch die verschiedenen Trennenergien bzw. Bindungsenergien der Atomkerne ergeben sich von Atom zu Atom variierende Massendefekte. Diese sind für die Dezimalzahlen  verantwortlich. (Also die Anzahl der Neutronen variiert. Es gibt gleiche Stoffe mit verschiedener Anzahl an Neutronen.)

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Kommentar von Raph101
07.04.2016, 18:54

Der Massendeffekt kann meiner Ansicht nach nicht derart viel ausmachen. Kann mich natürlich irren:)

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Kommentar von Raph101
07.04.2016, 19:32

Von der Masse fast zu vernachlässigen mein ich damit:)

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Atome haben als Masse immer ganze Zahlen (sieht man mal von einem überwinzigen Teil ab. Da es aber von sämtlichen Elementen verschiedene Atome gibt (sie haben die gleiche Protonenzahl, jedoch eine andere Neutronenzahl) und diese sogenannten Isotope miteinander vermischt sind, kommt es zu den Dezimalzahlen. Zum Beispiel beim Chlor,  das zu 75,77 % aus Cl35 und zu 24,23 % aus Cl37 besteht. Hieraus ergibt sich für das Chlor'gemisch'  eine Atommasse von 35,45.

Hoffe, Dir damit geholfen zu haben.

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Kommentar von ThomasJNewton
07.04.2016, 18:01

Das ist weitgehend falsch.

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Kommentar von Raph101
07.04.2016, 18:53

Wir in Chemie haben es auch so gelernt. Was ist daran falsch?

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Kommentar von lks72
07.04.2016, 22:31

Das ist deswegen falsch, weil zum Beispiel ein Heliumatom nicht die Masse von 2 Protonen und 2 Neutronen hat. Beim Zerlegen des Kerns muss die Trennenegje bzw. Bindungsenergie aufgebracht werden und nach E=m•c^2 ist der zusammengesetzte Kern dann in die entsprechende Masse leichter.

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Kommentar von lks72
07.04.2016, 22:31

unten heißt es um, nicht in

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Dezimalzahlen sind leichter zu erfassen als Bruchzahlen.

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Weil das angegebene Atomgewicht der natürlichen Elemente die Summe der Isotopengewichte gewichtet mit ihrer  entsprechend Häufigkeit ist.

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Du ahnst wohl nicht mal, was deine Frage bedeutet.

Die Zahl "Siebzehn" kann beliebig aussehen.
10001 im Dualsystem
122 im Trialsystem
41 im Tetralsystem
21 im Oktalsystem
...
17 im Dezimalsystem
...
11 im Hexadezimalsystem
...

Du meinst wohl nur, warum sich Dezimalbrüche ergeben. Die ergeben sich in jedem (Ganz)Zahlensystem.

Nun, es gibt nur ein Atom, dass eine ganzzahlige Atommasse hat, und das auch nur, weil das so festgelegt wurde: ¹²C.

Die Natur ist nur dort einfach und schön, wo sie verklärt wird. Bibel-TV.

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