Woher weiß ich wie viele Atome ein Element hat?
Z.B. Calcium wie viele Atome, Außenelektronen Und so hat dieses Element
4 Antworten
Moin,
wie musicmaker201 bereits richtig festgestellt hat, ist deine Frage so, wie du sie formuliert hast, ziemlich sinnfrei.
Tatsächlich lässt sie erahnen, dass du die Bedeutung der von dir gewählten Fachbegriffe nicht kennst.
Elemente: Das sind Stoffe, die sich chemisch nicht weiter zerlegen lassen.
Atome: Das sind die kleinsten Teilchen der Materie, die Stoffeigenschaften besitzen.
Außenelektronen: Die Außenelektronen, die auch Valenzelektronen genannt werden, sind die Elektronen, die im Grundzustand eines Atoms im äußeren Hauptenergieniveau (in der äußeren "Schale") zu finden sind.
Darüber hinaus spielen beim Atombau noch die "Protonen" und praktisch immer auch noch "Neutronen" eine wichtige Rolle. Beide findet man im Atomkern (der auf schlau "Nucleus" heißt, weshalb man diese Elementarteilchen auch als "Nukleonen" bezeichnet).
Protonen sind dabei positiv geladene Elementarteilchen;
Neutronen haben keine Ladung (sie sind ungeladen),
während die Elektronen negativ geladen sind.
Damit ergibt sich noch der wichtige Begriff des Elementarteilchens. Darunter versteht man Teilchen, die die Materie aufbauen, zum Beispiel die Atome.
Protonen und gegebenenfalls Neutronen sind im Atomkern zu finden, während die Elektronen in der Atomhülle anzutreffen sind.
Nun kannst du einerseits fragen, wie viele Atome eine bestimmte Stoffportion eines Elements besitzt. Oder du kannst fragen, woher man weiß, welche bzw. wie viele Elementarteilchen in den Atomen von einem bestimmten Element zu finden sind.
Aber es ist unsinnig zu fragen, wie viele Atome dieses oder jenes Element hat, weil doch klar sein sollte, dass das davon abhängt, ob du viel oder wenig von dem Element untersuchst, verstehst du?
Ich gehe einmal davon aus, dass du wissen wolltest, woher man weiß, welche und gegebenenfalls wie viele Elementarteilchen die Atome bestimmter Elemente aufbauen?!
Um bei deinem Beispiel mit dem Element Calcium zu bleiben... dazu solltest du im besten Falle einen Blick ins Periodensystem der Elemente (PSE) werfen. Dann wirst du feststellen, dass Calcium in der 2. Hauptgruppe (Spalte) und in der vierten Periode (Zeile) auf Position 20 des PSE zu finden ist. Was verrät dir nun diese Position?
Nun, die Positionszahl im PSE heißt eigentlich "Ordnungszahl". Sie gibt dir an, wie viele Protonen ein Atom des jeweils betrachteten Elements besitzt.
Merke: Ordnungszahl = Protonenzahl.
Alle Atome, die genau 20 Protonen im Kern haben, gehören zum Element Calcium. Doch weiter...
Da du dich hier mit Atomen beschäftigst, kannst du aus der Ordnungszahl auch herleiten, wie viele Elektronen sich in der Hülle eines Calciumatoms "tummeln". Weil nämlich ein Atom ein insgesamt ungeladenes Teilchen ist, ein Calciumatom aber 20 positiv geladene Protonen in seinem Kern hat, muss die Wirkung dieser 20 positiven Ladungsträger aufgehoben werden. Das geht nur, wenn es genauso viele negative Ladungsträger in dem Atom gibt. Also kannst du schlussfolgern, dass in der Hülle eines Calciumatoms 20 Elektronen stecken müssen. Nur dann wird die Wirkung von 20 positiv geladenen Protonen durch die Wirkung der 20 negativ geladenen Elektronen kompensiert.
Merke: NUR IN ATOMEN gilt: Ordnungszahl = Protonenzahl = Elektronenzahl.
Doch auch die Hauptgruppenzahl und die Periode verraten dir etwas über den Aufbau der Atome. Dass Calcium in der 2. Hauptgruppe steht, verrät dir zum Beispiel, wie viele der 20 Elektronen in der Hülle sich im äußeren Hauptenergieniveau (HEN) befinden, nämlich genau 2.
Merke: Die Nummer einer HAUPTGRUPPE stimmt mit der Anzahl der Außenelektronen eines Atoms aus dieser Hauptgruppe überein (einzige Ausnahme ist hier das Element Helium, das nur zwei Valenzelektronen hat, obwohl es in der Regel mit den anderen Edelgasen in der 8. Hauptgruppe steht).
Calciumatome haben also zwei Außen- oder Valenzelektronen, genau wie die Atome der Elemente Beryllium, Magnesium, Strontium, Barium oder Radium, die ebenfalls in der 2. Hauptgruppe zu finden sind.
Aus der Periodenzahl kannst du entnehmen, wie viele Hauptenergieniveaus der Atome des betrachteten Elements überhaupt mit Elektronen befüllt sind. Im Falle der Calciumatome sind das vier Energieniveaus oder anders gesagt, du findest Elektronen in der K-, der L-, der M- und der N-Schale.
In diesem Fall befinden sich in der K-Schale 2 Elektronen, in der L-Schale 8 (das entspricht jeweils der maximalen Anzahl an Elektronen, die in diese Schalen passen). In der M-Schale sind noch einmal 8 Elektronen. Hier passen zwar maximal 18 Elektronen hinein, aber der Platz für 10 dieser 18 Elektronen wird erst benutzt, wenn die ersten beiden Plätze der nächsten Schale mit Elektronen befüllt sind. Das hat mit Energiewerten dieser Plätze zu tun, was aber für dich wahrscheinlich noch nicht so ohne weiteres zu verstehen ist. Darum erspare ich uns jetzt einmal eine genauere Erklärung. Wenn aber in der M-Schale nur 8 Elektronen unterkommen, dann bleiben für die N-Schale (also das äußere Hauptenergieniveau) nur noch zwei Elektronen übrig, weil 2 + 8 + 8 + 2 = 20 Elektronen ergeben, gerade so viele, wie ein Calciumatom hat. Und die Hauptgruppennummer fordert ja auch, dass im äußeren Hauptenergieniveau 2 Elektronen (die Valenzelektronen!) sein müssen. Toll nicht, wie das alles zusammenpasst...
Das einzige, was jetzt noch fehlt, ist die Angabe der Neutronenanzahl. Dies ist etwas komplizierter. Dazu musst du nämlich wissen, wie schwer das von dir betrachtete Atom ist (also welche Masse es hat).
In einem Atom haben nämlich im Grunde nur die Protonen und die Neutronen eine beachtenswerte Masse; sie wiegen gleich viel, nämlich beide etwa 1 u. Die Elektronen wiegen etwa 1835-mal weniger als die beiden Elementarteilchen im Atomkern. Das heißt, du bräuchtest 1835 Elektronen, um gerade einmal auf die Masse eines Protons oder eines Neutrons zu kommen. Darum kannst du dir merken: Protonenzahl + Neutronenzahl = Massenzahl. Du benötigst also die Masse des betrachteten Atomkerns, um die Neutronenzahl ermitteln zu können. Nun haben aber die Atomkerne der Atome des Elements Calcium nicht alle die gleiche Masse. Sie haben zwar stets die gleiche Anzahl von Protonen (nämlich immer genau 20), aber die Anzahl der Neutronen kann variieren. Immerhin kannst du aus der mittleren relativen Masse von Calciumatomen (40,078 u) ersehen, dass die allermeisten der Calciumkerne wohl 40 u wiegen. Wenn du von einem solchen Kern ausgehst, dann kannst du sagen, dass er 20 Neutronen haben muss, weil 40 (Massenzahl) – 20 (Protonenzahl) = die Neutronenzahl ist.
Fazit:
Die Anzahl von Protonen kannst du direkt aus der Ordnungszahl des Elements im PSE ablesen.
Die Anzahl von Elektronen ergibt sich FÜR EIN ATOM aus der Anzahl der Protonen; sie sind IN EINEM ATOM gleich.
Die Anzahl der Außenelektronen kannst du bei Hauptgruppenelementen (leider nur bei diesen, aber immerhin...) an der Hauptgruppennummer ablesen.
Die Anzahl an Neutronen kannst du nur ermitteln, wenn du die Masse des betrachteten Atoms kennst.
Alles klar?
LG von der Waterkant.
Periodensystem, auch bekannt als chemische Tabelle.
Die Frage ergibt (teilweise) keinen wirklichen Sinn. Eine Element ist so etwas wie eine Atomsorte. Die Frage kann man also vergleichen mit "Wie viele Legosteine haben grüne Legos?", insgesamt also unsinnig.
Die Anzahl der Außenelektronen entspricht der Hauptgruppennummer (nach der alten Nummerierung).
Die Frage ergibt keinen wirklichen Sinn.
Passt aber doch gut hierher, oder?
Das erkennst du bspw. an der Hauptgruppe, der Periode, etc.