Chemie Grundlagen

Atommasse

Was verstehst du unter der Atommasse? Was ist der Unterschied zwischen der relativen und der absoluten Atommasse? Das erklären wir dir in dem folgenden Beitrag.

Um das Thema noch schneller zu verstehen, kannst du dir gerne unser Video dazu anschauen! %Videoverweis

Inhaltsübersicht

Atommasse einfach erklärt

Die Atommasse bezeichnet ganz einfach die Masse eines Atoms. Hierbei gibt es einerseits die relative und andererseits die absolute Atommasse.

Atommasse Definition 

Die Atommasse gibt dir die Masse eines Atoms an.

Du gibst die Atommasse meistens in der atomaren Masseneinheit \mathsf{u} oder auch \mathsf{amu} an. Auch die Angabe in \mathsf{kg} ist üblich.

Atommasse u

Als erstes betrachten wir die Atommasse in \mathsf{u} näher. Die atomare Masseneinheit \mathsf{u} hat den folgenden Wert in \mathsf{kg}:

1 \mathsf{u} = 1,66056 \cdot 10^{-27}\mathsf{kg}

Die atomare Masseneinheit in Kilogramm entspricht in etwa der Massen von Protonen und Neutronen

Der Grund dafür ist, dass die atomare Masseneinheit auch als ein Zwölftel der Masse des Kohlenstoffisotops  12C definiert ist. Das Kohlenstoffisotop 12C hat jeweils sechs Protonen und sechs Neutronen. Ein zwölftel der Masse des Kohlenstoffisotops 12C entspricht somit in etwa der Masse eines Kernteilchens.

Die atomare Masseneinheit hat einen großen Nutzen. Die Werte der atomaren Masseneinheit in \mathsf{u} liegen stets nahe an ganzzahligen Werten, also der Massenzahl %Videoverweis Massenzahl. Meist beträgt die Abweichung weniger als 0,1 \mathsf{u}. Beispielsweise hat Fluor eine Atommasse von 18,998 \mathsf{u}, was ganz nah an dem ganzzahligen Vielfachen Wert 19, also der jeweiligen Massenzahl liegt.

Die Abweichung der Atommasse vom ganzzahligen Vielfachen Wert hat mehrere Gründe. Zum einen besitzen Neutronen und Protonen nicht exakt die gleiche Masse. Zum anderen gibt es das Phänomen des Massendefekts .

Den größten Einfluss auf die Abweichung hat die Tatsache, dass viele Elemente in der Natur als Isotopengemische vorkommen. Somit sind die Atommassen der Elemente, die als Isotopengemische vorkommen, erst einmal von der prozentualen Zusammensetzung ihrer Isotope abhängig. Der dritte Grund ist das Phänomen des Massendefekts.

Möchtest du zum Massendefekt noch mehr erfahren, dann schau dir gerne unser Video zu diesem Thema an.

Relative Atommasse

Die relative Atommasse (auch Atomgewicht) A_\mathsf{u} bezeichnet den Zahlenwert der Atommasse. Sie ist also einfach die atomare Masseneinheit ohne der Einheit \mathsf{u}. Hierbei steht das Atomgewicht eines jeweiligen Elements im Periodensystem meist links unten, manchmal auch rechts oben. 

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Atommasse

 

Das Element Helium hat in diesem Fall ein Atomgewicht von A_\mathsf{u} = 4,0026.

Absolute Atommasse

Die absolute Atommasse hat im Gegensatz zur relativen Atommasse eine Einheit, nämlich das \mathsf{kg}. Seltener benutzt du auch die Einheit \mathsf{g}.

Atommasse berechnen

Schauen wir uns zum Schluss die Formeln und Berechnungen zur Atommasse an, die du unbedingt brauchst.

m_\mathsf{Atom} = A_\mathsf{u} \, \mathsf{u}

Die Masse eines Atoms m_\mathsf{A} setzt sich aus dem Zahlenwert der Atommasse A_\mathsf{u} und der Einheit \mathsf{u} zusammen. 

Mittlere Atommasse berechnen

Jetzt zur mittleren Atommasse \overline{m}_\mathsf{Atom}. Der mittlere Atommasse ist hierbei auch eine relative Atommasse und kann deshalb auch als Atomgewicht bezeichnet werden. Da wie erwähnt Elemente oft als Isotopengemische vorkommen, liegt das Atomgewicht meist relativ weit weg von der Massenzahl eines Elements.

Gucken wir uns mal an, wie du die mittlere Atommasse von Chlor berechnest. Chlor hat zwei Isotope, die in der Natur als stabile Form vorkommen. Das eine Isotop ist das ^{35}\mathsf{Cl}, das andere ist das ^{37}\mathsf{Cl}. Das ^{35}\mathsf{Cl} hat ein Atomgewicht von 34,969\mathsf{u} und kommt mit einer Häufigkeit von x = 0,7577 vor. Hingegen hat das ^{37}\mathsf{Cl} mit einer Häufigkeit von y = 0,2423 % vor und hat ein Atomgewicht von 36,966\mathsf{u}.

Nun bildest du nur noch das arithmetische Mittel beider Isotope. 

\overline{m}_\mathsf{A} = m[^{35}\mathsf{Cl}] \cdot x + m[^{37}\mathsf{Cl}] \cdot y = 34,969 \mathsf{u} \cdot 0,7577 + 36,966 \mathsf{u} \cdot 0,2423} = 35,453 \mathsf{u}

Das Atomgewicht von Chlor beträgt also 35,453 \mathsf{u}. Vergleichst du den Wert mit einem aus dem Periodensystem, so stimmen beide Werte sehr gut überein.

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