Wie ist ein Atomkern aufgebaut?

Die Neutronen

Der Kern eines Atoms besteht jedoch nicht nur aus den Protonen, sondern beinhaltet auch Neutronen. Neutronen sind ungeladene Teilchen, die ungefähr die gleiche Masse haben wie die Protonen. Zusammengenommen machen Protonen und Neutronen die Masse des Atoms aus, obwohl der Kern im Vergleich zum gesamten Atom sehr klein ist. Wie du dir sicher vorstellen kannst, wiegt ein einzelnes Atom sehr wenig. Ein Wasserstoffatom besteht beispielsweise lediglich aus einem Proton und keinem Neutron. Dadurch ist es das leichteste aller Atome und wird in der Chemie als Standardwert verwendet. Würden wir die Masse eines Wasserstoffatoms in Gramm angeben, bekämen wir folgenden Wert:

$0,00000000000000000000000166054$ $=$ $1,66054*10^{-24} g$

Da es sehr unkomfortabel wäre mit diesem Wert rechnen zu müssen, verwendet man stattdessen die Einheit 1u als atomare Masseneinheit. Ein Wasserstoffatom hätte demnach die Atommasse von 1u. 

Die Angaben zur Masse eines Atoms findest du auch im Periodensystem, ähnlich wie die Kernladungszahl, unmittelbar beim jeweiligen Element. Wenn wir uns beispielsweise das Element Sauerstoff anschauen, ist dort $16$ als Massenzahl angegeben. Die Werte sind oft gerundet angegeben, um den Umgang damit zu vereinfachen. Die genaue Masse weicht davon aber nur wenig ab.

In der folgenden Abbildung möchte ich dir einige Beispiele nennen, die dir zeigen, wie sich die Masse eines Atoms zusammensetzt.

Wenn du die Kernladungszahl und die Masse des Atoms kennst und nun mittels dieser beiden Informationen die Anzahl der Neutronen ermitteln möchtest, musst du dir Folgendes merken.

Isotope

Wie in den meisten Fällen, gibt es auch bei dieser Regelmäßigkeit Ausnahmen. Wenn wir uns beispielsweise das Element Chlor $(Cl)$ ansehen, fällt uns bei der Masse des Atoms ein Wert von $35,5u$ auf. Da es aber pro Atom immer nur eine natürliche Zahl an Protonen und Neutronen gibt und kein halbes Proton oder Neutron existiert, stellt sich die Frage, wie $0,5u$ entstehen kann.

In dem Fall des Elements Chlor haben $75 \%$ der Atome die Masse $35u$. Das bedeutet, im Kern befinden sich 17 Protonen und 18 Neutronen. Bei den restlichen $25$% ist die Anzahl der Neutronen jedoch höher. Hier sind 17 Protonen mit 20 Neutronen vorhanden, woraus sich eine Masse von $37u$ ergibt. Der Wert von $35,5u$ ist also der Mittelwert der beiden Formen von Chlor-Atomkernen.

Isotope des Wasserstoffs

Ein besonderes Beispiel sind die Isotope des Wasserstoffs. Wie du nun ja schon weißt, besteht der Kern des Wasserstoffatoms aus nur einem Proton und besitzt kein Neutron. Es existieren aber auch Wasserstoffatome, die neben dem Proton auch ein Neutron besitzen. Man nennt es dann $Deuterium$. Hat der Kern zwei Neutronen, wird dieses Isotop $Tritium$ genannt. 

Da sich die Isotope von Wasserstoff durch die unterschiedliche Anzahl an Neutronen, sehr stark in ihrer Masse unterscheiden, haben die einzelnen Formen eigene Bezeichnungen erhalten.

Nun solltest du alles über die Zusammensetzung eines Atomkerns wissen, wie die Kernladungszahl und Masse eines Atoms zustande kommen und was man unter dem Begriff eines Isotops versteht. Dein neues Wissen kannst du jetzt gerne mit unseren Übungen austesten. Ich wünsche dir viel Spaß und Erfolg dabei!