Isotope, Massenzahl und Massenspektrum
Welches Teilchen ist ein Isotop des Atoms â´â°Ca (20 Protonen, 20 Neutronen, 20 Elektronen)?
Erklärung: Isotope haben dieselbe Protonenzahl und eine andere Neutronenzahl â das ist â´Â˛Ca. Mit zwei Elektronen weniger wäre es das Ion Ca²âş, kein Isotop. 19 Protonen sind ein anderes Element (Kalium, â´â°K), auch wenn die Massenzahl 40 gleich ist.
Die Massenzahl eines Atoms ist die Summe aus Protonenzahl und ___.
Erklärung: Massenzahl A = Z + N. Sie wird oben links neben das Elementsymbol geschrieben, z. B. š²C oder ÂłâľCl. Die Ordnungszahl Z (unten links) gibt die Protonenzahl. Beide zusammen kennzeichnen ein Isotop eindeutig.
Wie viele Neutronen enthält der Kern eines ÂłâľCl-Atoms (Ordnungszahl 17)?
Erklärung: N = A â Z = 35 â 17 = 18. Chlor hat zwei häufige Isotope: ÂłâľCl (75,8 %) mit 18 Neutronen und ÂłâˇCl (24,2 %) mit 20 Neutronen. Die Mischung erklärt die krumme relative Atommasse von 35,45 u im Periodensystem.
Verschiedene Isotope eines Elements haben praktisch dieselben chemischen Eigenschaften, aber unterschiedliche Massen.
Erklärung: Richtig â die Chemie eines Atoms wird (fast nur) von seiner ElektronenhĂźlle bestimmt, die hängt nur von der Protonenzahl ab. Neutronen ändern die Masse, beeinflussen aber nicht, wie sich das Atom im Periodensystem verhält. Daher kann ²H (D) Wasserstoff in nahezu allen Reaktionen ersetzen â die Reaktion läuft aber messbar langsamer (muss dabei eine CâH-Bindung brechen, ist die CâD-Variante oft 6- bis 8-mal langsamer).
NatĂźrliches Bor besteht zu etwa 20 % aus šâ°B und zu 80 % aus ššB. Welche Atommasse steht fĂźr Bor im Periodensystem?
Erklärung: Die Atommasse im Periodensystem ist der nach Häufigkeit gewichtete Mittelwert aller natĂźrlichen Isotope: 0,20 ¡ 10 u + 0,80 ¡ 11 u = 2,0 u + 8,8 u = 10,8 u. Deshalb ist sie âkrummâ. 10,5 u wäre der einfache Mittelwert ohne Gewichtung, 11,0 u nur das häufigste Isotop.
Was zeigt ein Massenspektrum?
Erklärung: Ein Massenspektrometer ionisiert die Probe und trennt die Ionen nach ihrem Masse-zu-Ladungs-Verhältnis (m/z) in einem Magnetfeld. Das Spektrogramm zeigt fĂźr jede Ionenmasse einen Peak â bei Chlor zwei Peaks bei m/z = 35 und 37 im Verhältnis 3:1.
Atome mit unterschiedlicher Protonenzahl, aber gleicher Massenzahl heiĂen ___.
Erklärung: Beispiel: â´â°Ar (18 Protonen, 22 Neutronen) und â´â°K (19 Protonen, 21 Neutronen) sind Isobare. Sie sind chemisch verschiedene Elemente, haben aber die gleiche Massenzahl und kĂśnnen in einem Massenspektrometer nur mit hoher AuflĂśsung getrennt werden. (Nicht zu verwechseln mit Isotopen!)
Was ist Radiocarbondatierung (šâ´C-Methode) im Kern?
Erklärung: Lebende Organismen tauschen ständig Kohlenstoff mit der Atmosphäre aus â dort herrscht ein konstantes šâ´C/š²C-Verhältnis. Nach dem Tod stoppt der Austausch, und der šâ´C-Anteil halbiert sich alle 5730 Jahre. Anwendung: Datierung organischer Funde bis ca. 50.000 Jahre.
Atome eines Elements kĂśnnen sich in der Elektronenzahl unterscheiden â dann nennt man sie Isotope.
Erklärung: Falsch. Atome mit unterschiedlicher Elektronenzahl bei gleicher Protonenzahl sind *Ionen*, keine Isotope. Isotope unterscheiden sich nur in der Anzahl der Neutronen im Kern â also in der Massenzahl, nicht in der Ladung.
Ein ²³â¸U-Atom hat 3 Neutronen mehr als ein ²³âľU-Atom mit seinen 92 Protonen. Das neutrale ²³â¸U-Atom hat ___ Elektronen.
Erklärung: 92, genau wie ²³âľU. Ein neutrales Atom hat so viele Elektronen wie Protonen. Neutronen sind elektrisch neutral und verändern nur die Masse des Kerns â 95 Elektronen wären es nur, wenn jedes Neutron ein Elektron mitbrächte.
Schweres Wasser (DâO, mit dem Wasserstoff-Isotop ²H) siedet bei derselben Temperatur wie normales Wasser (HâO).
Erklärung: Falsch! DâO siedet bei 101,4 °C, gefriert bei 3,8 °C und ist mit 1,11 g/cmÂł dichter als HâO. Isotope haben dieselbe ElektronenhĂźlle und reagieren chemisch fast gleich, aber ihre verschiedene Masse verändert messbare Eigenschaften. Gleiches Element heiĂt nicht immer genau derselbe Stoff.