In der Teilchenphysik ist die Massenzahl eines Atoms die Summe der Anzahl der Protonen und Neutronen im Atomkern, also aller Nukleonen. In diesem Fall wird die Anzahl der Elektronen um den Kern herum nicht berücksichtigt.
Nukleonen können Neutronen und Protonen sein, die beiden subatomaren Teilchen, aus denen der Atomkern besteht .
Der Wert der Massenzahl lässt sich mit folgender Formel berechnen:
Massenzahl (A) = Ordnungszahl (Z) + Anzahl der Neutronen (N).
Verwechseln Sie die Ordnungszahl eines Elements nicht mit seiner Massenzahl. In diesem Fall ist die Ordnungszahl die Zahl, die nur die Anzahl der Protonen im Kern angibt.
Darstellung der Massenzahl
Die Massenzahl eines Atoms wird als hochgestellter Index links vom Elementsymbol dargestellt, zum Beispiel 206 Pb. Es wird auch die Notation Pb-206 verwendet.
Diese Wärme kann durch den Buchstaben A (der vom deutschen Atomgewicht stammt) dargestellt werden. Das Periodensystem der chemischen Elemente listet die Atommasse des stabilsten Isotops auf .
Relative Atommasse
Andererseits ist die atomare (relative) Masse eines Elements ein gewichteter Durchschnitt über die Massenzahlen der Isotope des Elements. Die Gewichtung basiert auf der relativen Präsenz der Isotope in der Natur.
Das Standard-Atomgewicht ist das Verhältnis der durchschnittlichen Atommasse der verschiedenen Isotope dieses Elements (gewichtet nach Häufigkeit) zur einheitlichen Atommasseneinheit.
atomare Masseneinheit
Die Einheiten amu (einheitliche Atommasseneinheit) werden verwendet, um die Masse von Atomen und Molekülen auszudrücken. Amu ist eine Standardmasseneinheit, die als ein Zwölftel (1/12) der Masse eines nicht gebundenen Kohlenstoff-12-Atoms definiert ist Im Grundzustand ist es neutral. Daher beträgt die Atommasse eines Kohlenstoffatoms 12 amu.
Unterschied zwischen Massenzahl und Atommasse
Nach der Definition der Massenzahl ist dies die Summe der Protonen und Neutronen in einem Atom. Allerdings haben nicht alle Atome desselben chemischen Elements die gleiche Anzahl an Neutronen, wie es beispielsweise bei Uran der Fall ist.
Stattdessen ist die Atommasse ein Durchschnittswert, der die verschiedenen Isotope des Elements und ihre relative Häufigkeit berücksichtigt.
Bedeutung der Massenzahl
Diese Eigenschaft ist aus mehreren Gründen wichtig:
Bestimmen der Identität des Elements
Die Massenzahl ist ein eindeutiges Merkmal jedes Isotops eines Elements. Eine Änderung der Massenzahl verändert die Identität des Isotops und damit des Elements selbst. Dies ist wichtig für die Klassifizierung und Unterscheidung der verschiedenen Elemente im Periodensystem.
Chemische Eigenschaften und Reaktivität
Obwohl die Massenzahl keinen direkten Einfluss auf die chemischen Eigenschaften eines Atoms hat (die hauptsächlich mit seiner elektronischen Konfiguration zusammenhängen), hat sie doch einen indirekten Einfluss auf die Stabilität und Reaktivität eines Isotops.
Isotope mit sehr hohen oder sehr niedrigen Massenzahlen im Vergleich zum Durchschnitt können instabil sein und einem radioaktiven Zerfall unterliegen, der die Art und Weise beeinflussen kann, wie sie bei chemischen Reaktionen mit anderen Atomen interagieren.
Relative Atommassen
Die Massenzahl wird auch verwendet, um die relative Atommasse eines Elements auf der Grundlage seiner Isotope und ihrer relativen Häufigkeit in der Natur zu berechnen. Diese Informationen sind in der Chemie und Physik für stöchiometrische Berechnungen und in verschiedenen wissenschaftlichen Anwendungen wichtig.
Anwendungen in der Kernphysik
In der Kernphysik ist die Massenzahl ein Schlüsselfaktor für die Stabilität und die Kerneigenschaften von Atomkernen. Es beeinflusst die Kernbindungsenergie, die für das Verständnis von Kernspaltung, Kernfusion und anderen Kernprozessen von entscheidender Bedeutung ist.
radioaktive Datierung
Der radioaktive Zerfall bestimmter Isotope steht in direktem Zusammenhang mit ihrer Massenzahl. Diese Verfahren werden bei der radioaktiven Datierung verwendet, um das Alter von archäologischen, geologischen und Umweltmaterialien zu bestimmen und wertvolle Informationen über die Geschichte der Erde und anderer Himmelsobjekte zu liefern.
Technologie und industrielle Anwendungen
Das Verständnis der Massenzahlen und Eigenschaften von Isotopen ist für technologische Anwendungen wie die Erzeugung von Kernenergie, die Nuklearmedizin, die Strahlentherapie und die Röntgenuntersuchung von entscheidender Bedeutung.
Beispiele für Massenzahlen
Nachfolgend finden Sie eine Tabelle mit einigen relevanten Isotopen im Zusammenhang mit der Kernenergie sowie deren Ordnungszahlen und Massenzahlen:
|
Isotop |
Symbol |
Ordnungszahl (Z) |
Massenzahl (A) |
|
Uran-235 |
U-235 |
92 |
235 |
|
Uran-238 |
U-238 |
92 |
238 |
|
Plutonium-239 |
Pu-239 |
94 |
239 |
|
Plutonium-240 |
Pu-240 |
94 |
240 |
|
Thorium-232 |
Th-232 |
90 |
232 |
|
Strontium-90 |
SR-90 |
38 |
90 |
|
Cäsium-137 |
cs-137 |
55 |
137 |
|
Tritium (H-3) |
H-3 |
1 |
3 |
|
Deuterium (H-2) |
H-2 |
1 |
2 |
|
Helium-4 |
Er-4 |
2 |
4 |
|
Neptunium-239 |
np-239 |
93 |
239 |
Diese Isotope sind aufgrund ihrer Spaltungs-, Fusions- und Radioaktivitätseigenschaften wichtig für die Kernenergie, die für die Stromerzeugung und andere nukleare Anwendungen von wesentlicher Bedeutung sind.
