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Atom

Als Atom bezeichnet man das kleinste Teilchen eines Stoffes. Das Atom besteht aus verschiedenen Kernbausteinen, den sogenannten Nukleonen und wird unterteilt in die Atomhülle und den Atomkern. Der Großteil der Masse konzentriert sich dabei auf die im Kern befindlichen Protonen und Neutronen, während sich die Elektronen in der Atomhülle aufhalten, welche den Großteil des Atomdurchmessers für sich beansprucht.

Kernaufbau

Die Anzahl der Teilchen im Atomkern, die sogenannte Massezahl A wird bestimmt, durch die Anzahl der Protonen (Ordnungszahl Z) und die Anzahl der Neutronen N.

A = Z + N

Die Ordungszahl und die Massezahl legen die Kernsorte (Nuklid) eines Atoms.

Kennzeichnung von Nukliden

(Bsp.: Litiumkern, Z = 3, A = 7)

oder oder

Isotope: Kerne (Atome) mit gleicher Ordnungszahl, aber unterschiedlicher Massenzahl

Bsp.:

Isobare: Kerne (Atome) mit gleicher Massenzahl, aber unterschiedlicher Ordnungszahl

Bsp.:

charakteristische Eigenschaften der Nukleonen


Proton

Neutron

Elektron

Masse (Ruhemasse)

Spin (Eigendrehimpuls)

elektrische Ladung

magnetisches Moment


"Plank'sches Wirkungsquantum"

"Kernmagnetron"

"Bohr'sches Magnetron"

Berechnung der Masse eines Atomkernes

Die Masse eines Atomkernes berechnet sich aus der Summe der Masse aller Protonen und der Summe der Masse aller Neutronen, abzüglich des Massedefektes. Dieser beinhaltet die beim Zusammenschluss der Elementarteilchen zu einem Atomkern in Bindungsenergie umgewandelte Masse. (Äquivalenzprinzip nach Einstein: Masse ist in Energie umwandelbar und umgekehrt)

c: Lichtgeschwindigkeit im Vakuum

Masseneinheit u (unit)

das entspricht 1/12 der Masse des Isotops

Energieäquivalent einer atomaren Masseneinheit

Das Energieäquivalent legt die Energie fest, die bei kompletter Umwandlung von 1u in Energie freigesetzt werden würde.

Aufbau der Elektronenhülle

Die Elektronenhülle ist der Aufenthaltsort für die Elektonen eines Atoms. Sie nimmt einen Großteil des Atomvolumens ein. Hierbei gelten folgende Größenordnungen:

Kernradien:

Atomradien:

Die Elektronenhülle ist in konzentrischen Schalen aufgebaut. Diese werden entweder durch die Hauptquantenzahl n (n= 1,2,3..., Zählweise vom Kern aufsteigend) oder durch Buchstabgen (K,L,M...) gekennzeichnet. Jede Schale kann mit maximal 2n² Elektronen besetzt werden. Mit zunehmendem Abstand vom Kern steigt die Energie der Elektronen auf den jeweiligen Schalen. Es gilt:

Permittivität des Vakuums

Rydberg-Energie

Die Energie der Elektronen wird hierbei negativ angenommen.



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