Was ist ein Isotop?
Alle Atome eines Elements haben dieselbe Protonenzahl. Die Neutronenzahl kann sich aber unterscheiden. Atome mit gleicher Protonenzahl und unterschiedlicher Neutronenzahl heißen Isotope. Ein Isotop wird mit dem Elementnamen und seiner Massenzahl benannt: Kohlenstoff-12, Kohlenstoff-13.
| Isotop | Protonen | Neutronen | Natürliche Häufigkeit | Kern |
|---|---|---|---|---|
| Kohlenstoff-12 | 6 | 6 | 98.93 % | Stabil |
| Kohlenstoff-13 | 6 | 7 | 1.07 % | Stabil |
| Kohlenstoff-14 | 6 | 8 | Sehr gering | Instabil |
Isotope eines Elements haben gleich viele Elektronen, deshalb sind ihre chemischen Eigenschaften fast gleich. Sie unterscheiden sich in der Masse und in der Stabilität des Kerns.
Wie berechnest du die mittlere Atommasse?
Ein Element ist in der Natur ein Gemisch aus mehreren Isotopen. Deshalb steht im Periodensystem die mittlere Masse. Multipliziere die Masse jedes Isotops mit seiner Häufigkeit, addiere die Ergebnisse und teile durch 100:
Mittlere Masse = (Masse₁ × Häufigkeit₁ + Masse₂ × Häufigkeit₂ + …) / 100
Beispiel. In der Natur besteht Bor zu 19.9 % aus Bor-10 und zu 80.1 % aus Bor-11:
(10.013 × 19.9 + 11.009 × 80.1) / 100 = 10.811 u
Bor-11 ist häufiger, deshalb liegt das Ergebnis nahe bei 11. Aus demselben Grund beträgt die mittlere Masse von Chlor 35.5: Chlor besteht zu etwa 75 % aus Chlor-35 und zu etwa 25 % aus Chlor-37.
Bau Isotope in der App Nalukh chem
Füge Neutronen hinzu oder entferne sie und sieh dir Isotop, Häufigkeit und Atommasse an. Dieser Simulator gehört zum Vollzugriff. Der Download ist kostenlos, und 2 Kapitel und 5 Simulatoren sind ohne Anmeldung nutzbar.
Wie benutzt du den Simulator?
- Wähle im Bereich ELEMENT WÄHLEN eines der 10 Elemente von Wasserstoff bis Neon. Das häufigste Isotop wird geöffnet.
- Mit den Buttons + und − am Zähler Neutron in der unteren Reihe fügst du Neutronen hinzu und entfernst sie. Protonen- und Elektronenzahl ändern sich nicht.
- Sieh dir über dem Kern den Namen des Isotops und das Wort Stabil oder Instabil an.
- Schalte die Anzeige unter dem Kern zwischen Massenzahl und Atommasse (u) um und vergleiche beide. Sauerstoff-16 hat die Massenzahl 16 und die Atommasse 15.995.
- Scroll das Feld rechts und lies die Werte Schreibweise, Natürliche Häufigkeit und Mittlere Atommasse des Elements ab.
Aufgaben für den Simulator
- Wähle Bor und vergleiche 5 und 6 Neutronen. Die Häufigkeiten sind 19.90 % und 80.10 %, die mittlere Masse ist 10.811. Vergleiche das mit der Rechnung oben.
- Wähle Neon und prüfe 10, 11 und 12 Neutronen. Die Häufigkeiten ergeben zusammen 100: 90.48 + 0.270 + 9.25. Berechne die mittlere Masse von Hand und vergleiche sie mit 20.180.
- Wie viele stabile Isotope hat Sauerstoff? Drei: mit 8, 9 und 10 Neutronen.
- Wähle Beryllium und Fluor. Beide haben nur ein stabiles Isotop, deshalb entspricht die mittlere Masse der Masse dieses Isotops.
Häufige Fehler
- Massenzahl und Atommasse verwechseln. Die Massenzahl ist die Summe aus Protonen und Neutronen, also eine ganze Zahl. Die Atommasse ist ein Messwert und meist keine ganze Zahl.
- Einen einfachen statt eines gewichteten Mittelwerts berechnen. Der einfache Mittelwert von Bor-10 und Bor-11 ist 10.5, das richtige Ergebnis ist aber 10.811.
