4.5: Die Elemente – definiert durch ihre Protonenzahl

Massenzahl

Die Massenzahl (\(A\)) eines Atoms ist die Gesamtzahl der Protonen und Neutronen in seinem Kern. Die Masse des Atoms ist eine Einheit, die als atomare Masseneinheit \(\left( \text{amu} \right)\) bezeichnet wird. Eine atomare Masseneinheit entspricht der Masse eines Protons oder etwa \(1,67 \times 10^{-27}\) Kilogramm, was eine extrem kleine Masse ist. Ein Neutron hat nur ein winziges bisschen mehr Masse als ein Proton, aber auch seine Masse wird oft als eine atomare Masseneinheit angenommen. Da Elektronen praktisch keine Masse haben, besteht fast die gesamte Masse eines Atoms aus seinen Protonen und Neutronen. Daher bestimmt die Gesamtzahl der Protonen und Neutronen in einem Atom seine Masse in Atommasseneinheiten (Tabelle \(\PageIndex{1}\)).

Betrachten wir wieder Helium. Die meisten Heliumatome haben zusätzlich zu zwei Protonen auch zwei Neutronen. Daher beträgt die Masse der meisten Heliumatome 4 atomare Masseneinheiten (\(2 \: \text{amu}\) für die Protonen + \(2 \: \text{amu}\) für die Neutronen). Einige Heliumatome haben jedoch mehr oder weniger als zwei Neutronen. Atome mit der gleichen Anzahl von Protonen, aber unterschiedlicher Anzahl von Neutronen werden als Isotope bezeichnet. Da die Anzahl der Neutronen bei einem bestimmten Element variieren kann, können auch die Massenzahlen der verschiedenen Atome eines Elements variieren. Zum Beispiel haben einige Heliumatome drei Neutronen statt zwei (diese werden Isotope genannt und später ausführlich besprochen).

Warum glaubst du, dass die „Massenzahl“ Protonen und Neutronen umfasst, aber keine Elektronen? Sie wissen, dass der größte Teil der Masse eines Atoms in seinem Kern konzentriert ist. Die Masse eines Atoms hängt von der Anzahl der Protonen und Neutronen ab. Du hast bereits gelernt, dass die Masse eines Elektrons im Vergleich zur Masse eines Protons oder eines Neutrons sehr, sehr klein ist (wie die Masse eines Pennys im Vergleich zur Masse einer Bowlingkugel). Das Zählen der Protonen und Neutronen gibt Aufschluss über die Gesamtmasse eines Atoms.

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Die Massenzahl eines Atoms lässt sich sehr leicht berechnen, wenn man die Anzahl der Protonen und Neutronen in einem Atom kennt.

Ein chemisches Symbol ist eine aus einem oder zweibuchstabige Bezeichnung für ein Element. Einige Beispiele für chemische Symbole sind \(\ce{O}\) für Sauerstoff, \(\ce{Zn}\) für Zink und \(\ce{Fe}\) für Eisen. Der erste Buchstabe eines Symbols wird immer großgeschrieben. Wenn das Symbol zwei Buchstaben enthält, wird der zweite Buchstabe klein geschrieben. Die meisten Elemente haben Symbole, die auf ihren englischen Namen basieren. Einige der seit dem Altertum bekannten Elemente haben jedoch Symbole beibehalten, die auf ihren lateinischen Namen beruhen, wie in Tabelle \(\PageIndex{2}\) gezeigt.