Was du auf dieser Seite lernst
Atome bestehen aus nur drei verschiedenen Bausteinen: Proton, Neutron und Elektron. Du lernst ihre Eigenschaften (Ladung, Masse, Ort im Atom) kennen, verstehst den Unterschied zwischen Ordnungszahl und Massenzahl und kannst die Gesamtladung eines Teilchens berechnen.
Grundlagen aus der 8. Klasse
Das Dalton-Modell (Atom als unteilbare Kugel) hast du bereits in der 8. Klasse kennengelernt: → Atommodell nach Dalton (Kl. 8)
Die drei Elementarteilchen – Bausteine der Atome
Atome bestehen aus genau drei verschiedenen Bausteinen. Fahre mit der Maus über die Kugeln (oder tippe sie an), um mehr zu erfahren:
Befindet sich im Atomkern
Ladung: +1
Relative Masse: 1 u (genau: 1,0073 u)
Befindet sich im Atomkern
Ladung: 0 (neutral)
Relative Masse: 1 u (genau: 1,0087 u)
Befindet sich in der Atomhülle
Ladung: −1
Relative Masse: ≈ 0 u (genau: 0,0005 u)
↑ Mit der Maus über die Kugeln fahren (oder antippen)
Übersichtstabelle der Elementarteilchen
| Teilchen | Symbol | Rel. Masse | Ladung | Ort im Atom |
|---|---|---|---|---|
| Proton | p⁺ | 1 u | +1 | Atomkern |
| Neutron | n⁰ | 1 u | 0 | Atomkern |
| Elektron | e⁻ | ≈ 0 u | −1 | Atomhülle |
Ordnungszahl und Massenzahl
Die Ordnungszahl (auch: Kernladungszahl) gibt die Anzahl der Protonen im Atomkern an. Sie bestimmt die Stellung des Elements im Periodensystem. Im neutralen Atom gilt immer: Protonenzahl = Elektronenzahl.
Die Massenzahl ist die Summe aus Protonen und Neutronen:
Massenzahl = Anzahl der Protonen + Anzahl der Neutronen
Gesamtladung eines Teilchens berechnen
Die Gesamtladung ergibt sich durch einfaches Addieren aller Einzelladungen. Protonen (+1) und Elektronen (−1) werden gezählt, Neutronen (0) fallen dabei heraus.
Beispiel
Ein Teilchen besteht aus 3 Protonen, 3 Neutronen und 2 Elektronen. Wie groß ist die Ladung?
3 × ( 0) = 0 (Neutronen)
2 × (−1) = −2 (Elektronen)
+3 + 0 + (−2) = +1
→ Die Ladung ist 1+
Teilchen-Modell
● Proton ● Neutron ● Elektron
Auf einen Blick – die wichtigsten Aussagen
PROTON
Im Atomkern, Ladung +1, Masse 1 u. Die Protonenzahl = Ordnungszahl = Stellung im PSE.
NEUTRON
Im Atomkern, Ladung 0, Masse 1 u. Beeinflusst die Masse, nicht die Ladung.
ELEKTRON
In der Atomhülle, Ladung −1, Masse ≈ 0 u. Bestimmt das chemische Verhalten.
NEUTRALES ATOM
Im neutralen Atom gilt immer: Protonen = Elektronen. Massenzahl = Protonen + Neutronen.
Häufige Fragen – Elementarteilchen
Aus welchen Teilchen besteht ein Atom?
Jedes Atom besteht aus drei Typen von Elementarteilchen: Protonen und Neutronen im Atomkern, Elektronen in der Atomhülle. Protonen sind positiv (+1), Neutronen neutral (0), Elektronen negativ (−1).
Was ist der Unterschied zwischen Ordnungszahl und Massenzahl?
Die Ordnungszahl gibt die Protonenzahl an und bestimmt die Position im Periodensystem. Die Massenzahl = Protonen + Neutronen und entspricht der ungefähren Atommasse in u. Beispiel Kohlenstoff (C): Ordnungszahl 6, Massenzahl 12 → 6 Protonen + 6 Neutronen.
Warum hat das Elektron eine vernachlässigbare Masse?
Die Elektronenmasse beträgt nur ca. 0,0005 u – etwa 1/1836 der Protonenmasse. In der Schulchemie wird sie als ≈ 0 u vereinfacht. Die Atommasse wird praktisch vollständig durch Protonen und Neutronen bestimmt.
Wie berechnet man die Ladung eines Ions?
Man addiert die Ladungen aller Elementarteilchen: Proton = +1, Elektron = −1, Neutron = 0. Ein Kation (positiv) entsteht durch Elektronenabgabe, ein Anion (negativ) durch Elektronenaufnahme. Beispiel: Na⁺ hat 11 Protonen und 10 Elektronen → Ladung = +1.
Was sind Isotope?
Isotope sind Atome desselben Elements mit gleicher Protonenzahl, aber unterschiedlicher Neutronenzahl (→ verschiedene Massenzahlen). Beispiel: ¹²C und ¹⁴C haben beide 6 Protonen, aber 6 bzw. 8 Neutronen. Chemisch verhalten sie sich identisch.
Lernkarten – Elementarteilchen
Klicke auf eine Karte, um die Antwort zu sehen.
Nenne Symbol, Ladung, relative Masse und Aufenthaltsort des Protons.
Symbol: p⁺
Ladung: +1
Rel. Masse: 1 u
Ort: Atomkern
Nenne Symbol, Ladung, relative Masse und Aufenthaltsort des Neutrons.
Symbol: n⁰
Ladung: 0 (neutral)
Rel. Masse: 1 u
Ort: Atomkern
Nenne Symbol, Ladung, relative Masse und Aufenthaltsort des Elektrons.
Symbol: e⁻
Ladung: −1
Rel. Masse: ≈ 0 u
Ort: Atomhülle
Was ist die Ordnungszahl? Was sagt die Massenzahl aus?
Ordnungszahl = Protonenzahl (= Elektronenzahl im neutralen Atom); Stellung im PSE.
Massenzahl = Protonen + Neutronen
Schwefel (S, OZ = 16, MZ = 32): Wie viele Protonen, Neutronen und Elektronen? Welche relative Atommasse?
Protonen: 16
Neutronen: 32 − 16 = 16
Elektronen (neutral): 16
Rel. Atommasse: 16 + 16 = 32 u
Weiter im Kapitel – Vom Atombau bis ZMK
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5.0.1 Elektroneutralität
Ältere Übungsseite
Elektroneutralität: Stoffe, die aus Ionen aufgebaut sind, sind elektrisch neutral, das heißt es müssen gleich viel positive wie negative Ladungen.
Beispiel: Betrachten wir ein Stoff der aus folgende Ionen aufgebaut ist: Na¹⁺ und O²⁻ .
Die Ladung dürfen wir nicht so einfach verändern, da die Edelgasregel erfüllt werden soll. O¹⁻ oder Na²⁺ sind somit falsch.
Wir können also nur die Anzahl der Ionen verändern. Dabei nimmt man das kleinste gemeinsame Vielfache.
Die Gesamtladung muss 0 ergeben. Folglich brauchen wir 2 Na¹⁺ und 1 O²⁻ um einen neutralen Stoff zu erhalten.
Lösung:
- Natriumoxid = 2 Na¹⁺ + 1 O²⁻
- Verhältnisformel = Na₂O₁ = Na₂O
Da Chemiker von Natur aus faul sind ( ;-) ), schreiben sie nie die 1.
Name: Natriumoxid (Dinatriumoxid, Natriummonooxid)
Ionenschreibweise: 2 Na¹⁺ + O²⁻
Aufgaben: Benenne entsprechend der Abbildung die (a) Ladung der Ionen, (b) Ionenschreibweise und (c) Verhältnisformel; Hast Du Schwierigkeiten bei dieser Aufgabe, dann befülle in Gedanken die Waage.
Aufgabe 1: Lithium-Ionen und Fluorid-Ionen
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LiF
{/sliders}
Aufgabe 2: Barium-Ionen und Schwefel-Ionen
Lösung
BaS
Aufgabe 3: Aluminium-Ionen und Sauerstoff-Ionen
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Al₂O₃
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Aufgabe 4: Magnesium-Ionen und Brom-Ionen
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MgBr₂
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5 Ionenbindung
Link zur interaktiven Übungsseite mit Bildern
Bsp: Bildung von Natriumchlorid aus Natrium und Chlor
Zunächst eine kleine, alte Animation, wie es zur Bildung von Kochsalz, Natriumchlorid kommen kann:
Was wir nicht vergessen dürfen ist, dass man immer die Edelgasregel beachten sollte:
Natrium hätte die Möglichkeit unter Aufnahme von 7 Elektronen Edelgaskonfiguration zu erhalten. Der viel einfachere Weg für Natrium ist jedoch, ein Elektron abzugeben.
Bei dieser Reaktion kommt es zu einem Elektronenübergang, wobei ein Elektron vom Natrium zum Chlor-Atom übertragen wird. Es entsteht ein einfach positiv geladenes Natrium-Ion (Na⁺) und ein einfach negativ geladenes Chlorid-Ion (Cl⁻).
Beide Ionen besitzen Edelgaskonfiguration der Elektronenhülle!
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Merke: Zwischen Metall-Atomen und Nichtmetall-Atomen findet ein Elektronenübergang statt. Es bilden sich Ionen (Metall bildet Kationen, Nichtmetalle bilden Anionen). Diese besitzen bei den Haupt-gruppenelementen eine Edelgaskonfiguration. |
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Merke: Kationen = positiv geladene Ionen |
Beachte: Wenn Elektronen abgegeben werden, hat das restliche Atom weniger Elektronen als Protonen, folglich ist es positiv geladen.
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Wichtiger Tipp zur Berechnung der Ladung (bitte, immer kontrollieren): Ladung = Hauptgruppennummer - Anzahl der eigenen Elektronen Beispiel: Natrium-Kation
Ladung = Hauptgruppennummer - Anzahl der eigenen Elektronen Ladung = 1 - 0 = 1+ (Hinweis: Ladung wird wie folgt geschrieben: Anzahl Ladung) |
Aufgabe: Berechne die Ladung von Chlorid-Anion:
Lösung
Chlorid-Anion
- Hauptgruppennummer = VII = 7
- Anzahl der Elektronen = 8
Ladung = Hauptgruppennummer - Anzahl der eigenen Elektronen
Ladung = 7 - 8 = 1- (Hinweis: Ladung wird wie folgt geschrieben: Anzahl Ladung)
So kann man schnell die folgende Tabelle erstellen:
Ladung der Ionen und das PSE
| Elemente der Hauptgruppe: | I | II | III | IV | V | VI | VII | VIII |
| Ladung | 1+ | 2+ | 3+ | -- | 3- | 2- | 1- | keine Ladung |
Zum Abschluss noch der Link zu Übungen, zur Ladung und PSE. Interaktive Übungsseite.
4.5 Elektrische Dipole
Teilchen, in denen die Schwerpunkte der positiven und negativen Ladungen nicht zusammenfallen, sind elektrische Dipole.
Bsp.:
a) zweiatomige Moleküle:
Bsp. Chlorwasserstoffmolekül: ΔEN: 3-2,1 = 0,9
b) mehratomige Dipol-Moleküle:
Bsp. Wasser ΔEN: 3,5-2,1 = 1,4
c) „Symmetrische“ Moleküle
Moleküle, bei denen die Teilladungen symmetrisch angeordnet sind, sind keine Dipole.
Auch wenn polare Atombindungen vorliegen fallen die positive und negative Teilladungen an einem gemeinsamen Punkt zusammen.
Bsp.: Kohlenstoffdioxid, CO₂ ΔEN = 3,5 – 2,5 = 1
Durch den symmetrischen Aufbau fallen die positiven und negativen Ladungsschwerpunkte in einem Punkt zusammen, es gibt also keine "zwei" Pole also keinen Dipol.
| Merke: Moleküle (neutral) sind elektrische Dipole, wenn die Schwerpunkte der positiven und negativen Ladung nicht zusammenfallen. |
Dipol dann wenn ⇨ polare Atombindung + „assym.“ Ladungsverteilung