Was ist ein chemisches Element, und was bedeutet „eine Atomsorte“?

Was ist ein chemisches Element?

Ein chemisches Element ist ein Stoff, der nur aus einer Atomsorte besteht. Reines Eisen besteht nur aus Eisenatomen, reines Gold nur aus Goldatomen. Zurzeit sind 118 Elemente bekannt, und alle stehen im Periodensystem.

„Eine Atomsorte“ bedeutet Atome mit derselben Zahl von Protonen im Kern. Diese Zahl heißt Ordnungszahl. Ein Atom mit 6 Protonen ist immer Kohlenstoff, ein Atom mit 8 Protonen immer Sauerstoff. Atome mit unterschiedlich vielen Neutronen heißen Isotope. Sie haben dieselbe Zahl von Protonen und gehören deshalb zum selben Element.

Die sechs Elemente im Simulator:

Wie schreibt man Elementsymbole?

Jedes Element hat ein Symbol aus einem oder zwei Buchstaben. Der erste Buchstabe ist groß, der zweite klein. Wenn du diese Regel nicht beachtest, ändert sich die Bedeutung: Co ist das Element Cobalt, aber CO ist Kohlenstoffmonoxid.

Die Symbole sind auf der ganzen Welt gleich. Viele Symbole kommen von lateinischen Namen und passen deshalb nicht zu den deutschen Namen: Fe kommt von ferrum, Cu von cuprum.

Worin unterscheiden sich Elemente und Verbindungen?

Ein Stoff aus einer Atomsorte ist ein Element. Ein Stoff aus zwei oder mehr Elementen ist eine Verbindung.

• Sauerstoffgas, O₂, besteht aus Molekülen, aber beide Atome sind Sauerstoff, also ist es ein Element.
• Wasser, H₂O, ist eine Verbindung aus zwei Elementen, Wasserstoff und Sauerstoff.
• Kochsalz, NaCl, ist eine Verbindung aus zwei Elementen, Natrium und Chlor.

Wie benutzt du den Simulator?

1. Öffne in der App den Simulator Atome der Elemente. Zuerst ist Wasserstoff ausgewählt.
2. Drück auf einen der sechs Buttons in der unteren Zeile: H, O, C, Fe, Na, Cu.
3. Lies Symbol und Namen des ausgewählten Elements im Titel oben.
4. Beobachte die Atome im Rahmen. Jedes Atom zeigt das Symbol des Elements, und alle haben dieselbe Farbe.
5. Drück auf einen anderen Button und beobachte, wie sich alle Atome auf einmal ändern.

Aufgaben für den Simulator

• Drück nacheinander auf die sechs Buttons und zähl, wie viele Atome sich ändern. Antwort: Alle 28 Atome im Feld ändern sich auf einmal, und es bleiben keine Atome einer anderen Sorte übrig.
• Teile die sechs Elemente in zwei Gruppen ein: Metalle und Nichtmetalle. Antwort: Fe, Na und Cu sind Metalle, H, O und C sind Nichtmetalle. Prüfe das im Artikel Metalle und Nichtmetalle.
• Erkläre, warum Wasser nicht in der Liste dieses Simulators steht. Antwort: Wasser ist eine Verbindung aus zwei Elementen und deshalb kein Element.

Worin unterscheidet sich das Bild im Simulator von echten Stoffen?

Der Simulator zeigt Atome als runde Formen, die sich frei bewegen. Dieses Bild hilft dir zu verstehen, dass alle Atome von einer Sorte sind. In echten Stoffen sind die Atome anders angeordnet:

• Wasserstoff und Sauerstoff kommen als zweiatomige Moleküle vor, H₂ und O₂.
• Eisen-, Kupfer- und Natriumatome ordnen sich in einem regelmäßigen Kristallgitter an.
• Diamant und Graphit, zwei Modifikationen von Kohlenstoff, bestehen beide nur aus Kohlenstoffatomen, aber ihre Atome sind unterschiedlich angeordnet.

Quellen

• BBC Bitesize: Atoms and molecules
• Chemistry LibreTexts: Elements Defined by Their Number of Protons
• Royal Society of Chemistry: Periodic Table