Wie wird die Masse eines Atoms bestimmt?

Wie wird die Masse eines Atoms bestimmt?

Die Masse eines Atoms wird hauptsächlich durch die Anzahl der Protonen und Neutronen in seinem Kern bestimmt.

Protonen und Neutronen:

• Protonen tragen eine positive Ladung und befinden sich im Kern des Atoms.
• Neutronen sind ungeladen und befinden sich ebenfalls im Kern.

Atommasse:

Die Atommasse wird als die Summe der Massen aller Protonen und Neutronen im Kern ausgedrückt. Sie wird in Atommasseneinheiten (amu) angegeben, wobei 1 amu 1/12 der Masse eines Kohlenstoff-12-Atoms entspricht.

Notation:

Die Atommasse wird oft mit dem Symbol “A” bezeichnet. Beispielsweise hat ein Kohlenstoff-12-Atom eine Atommasse von 12 amu, da es 6 Protonen und 6 Neutronen enthält:

A = Anzahl der Protonen + Anzahl der Neutronen
A = 6 + 6
A = 12 amu

Isotope:

Atome desselben Elements können unterschiedliche Neutronenzahlen haben, was zu Isotopen führt. Isotope haben die gleiche Protonenzahl, unterscheiden sich aber in ihrer Atommasse. Beispielsweise haben Kohlenstoff-12 und Kohlenstoff-14 die gleiche Protonenzahl (6), aber unterschiedliche Neutronenzahlen (6 bzw. 8):

Kohlenstoff-12: A = 6 + 6 = 12 amu
Kohlenstoff-14: A = 6 + 8 = 14 amu

Bestimmung der Atommasse:

Die Atommasse eines Elements wird normalerweise als gewichteter Durchschnitt der Atommassen seiner Isotope berechnet, wobei die Häufigkeit jedes Isotops berücksichtigt wird. Beispielsweise hat Chlor zwei stabile Isotope: Chlor-35 und Chlor-37. Die Atommasse von Chlor beträgt:

Atommasse von Chlor = (0,7577 × 35 amu) + (0,2423 × 37 amu) = 35,45 amu

wobei 0,7577 und 0,2423 die Häufigkeiten von Chlor-35 und Chlor-37 darstellen.

Durch die Kenntnis der Anzahl der Protonen und Neutronen im Kern eines Atoms sowie der Häufigkeiten seiner Isotope können Wissenschaftler die Masse eines Atoms genau bestimmen.