Ordnungszahl, Massenzahl und Isotope

Das ist ein Atom. Dieses hier hat einen Kern mit drei Protonen und drei Neutronen... ...und um den Kern herum schwirren drei Elektronen. Einer dieser drei Bestandteile sagt uns, dass es sich um ein Lithiumatom handelt. – Aber welcher? Was würde passieren, wenn es ein Elektron weniger gäbe? Dann hätten wir ein Ion – es wäre aber immer noch ein Ion des gleichen Elements: Lithium.

Was würde passieren, wenn es ein zusätzliches Neutron gäbe? Hätten wir dann ein anderes Element? Nein. Es gibt Lithiumatome mit vier Neutronen... die Neutronenzahl ist also auch nicht entscheidend.

Würden wir jedoch ein Proton entfernen oder hinzufügen, dann wäre es nicht mehr das gleiche Element. Es ist die Anzahl von Protonen, die bestimmt, zu welchem Element ein Atom gehört. Diese Protonenzahl in einem Atom hat einen speziellen Namen – die Ordnungszahl. Wasserstoff hat die Ordnungszahl eins. Das bedeutet, dass ein Atom mit EINEM Proton immer Wasserstoff ist, egal wie viele Neutronen oder Elektronen es hat.

Das nächste Element ist Helium, mit der Ordnungszahl zwei. Helium hat IMMER zwei Protonen. Es sind also die drei Protonen, die DIESES Atom zu einem... ...Lithiumatom machen. Die Anzahl von Protonen – die Ordnungszahl – bestimmt, um welches Element es sich handelt. Was ist mit der Anzahl von Neutronen?

Schauen wir uns diese beiden Varianten von Lithium genauer an. Wenn wir die Gesamtzahl der Teilchen im Kern zählen, dann hat DIESES Atom drei Protonen und vier Neutronen, ...also insgesamt sieben... Kernteilchen. Diese Art von Lithiumatom nennt man "Lithium-sieben". Das Lithiumatom mit drei Neutronen hat insgesamt sechs Kernteilchen, es ist also "Lithium-sechs".

Lithium-7 und Lithium-6 sind zwei Isotope von Lithium. Sie haben dieselbe Protonenzahl, aber eine unterschiedliche Anzahl von Neutronen. Die Neutronenzahl hat kaum Einfluss auf die chemischen Eigenschaften, beeinflusst jedoch die Masse eines Atoms. Deshalb nennt man die Anzahl von Kernteilchen auch die Massenzahl. So wie die Ordnungszahl ist auch die Massenzahl immer eine ganze Zahl, da man nicht 3,5 Protonen oder 1,2 Neutronen haben kann.

Gibt es außer diesen beiden noch weitere Lithiumisotope? Ja! Aber... ...die sind nicht stabil. Wir können diese anderen Lithiumisotope zwar im Labor erzeugen, sie sind aber kurzlebig und können nicht in der Natur gefunden werden. Ein paar Elemente haben nur EIN stabiles Isotop.

Fluor zum Beispiel. Alle Fluoratome in der Natur haben neun Protonen und zehn Neutronen, sie haben also alle eine Massenzahl von... 19. Andere Elemente haben eine breite Palette verschiedener Isotope. Zinn ist der Rekordhalter,...

mit zehn stabilen Isotopen. Sie haben alle die gleiche Anzahl von Protonen – 50, aber die Neutronenzahl variiert... zwischen 62 und 74! Beim chemischen Verhalten dieser Isotope gibt es fast keinen Unterschied. Nur die Masse ist eine andere.

Manchmal müssen wir die durchschnittliche Masse aller Atome eines Elements kennen. Damit können wir dann die Anzahl der Atome in einer Probe durch Wiegen berechnen. Natürlich wird die durchschnittliche Masse durch die Mischung von Isotopen in einem Element bestimmt. Je mehr schwere Isotope vorhanden sind, desto höher die durchschnittliche Masse. Die Massenzahl ist die Anzahl von Protonen plus der Anzahl von Neutronen – also die Gesamtzahl der Kernteilchen.

Atome mit unterschiedlichen Massenzahlen sind die Isotope dieses Elements. Die meisten Elemente haben mehrere verschiedene Isotope. Die Ordnungszahl ist die Anzahl von Protonen im Kern des Atoms. Sie bestimmt, um welches Element es sich handelt.