Atomgewicht-Rechner - Finden Sie die Atommasse nach Ordnungszahl

Das Tool zur Ermittlung des Atomgewichts ist ein Nachschlagewerkzeug, das aus der Ordnungszahl die Atommasse eines Elements ermittelt. Geben Sie eine Zahl von 1 bis 118 ein; das Werkzeug zeigt das Symbol, den Namen und die Atommasse des entsprechenden Elements in Einheiten der Atommasse (u) an.

Was das Atomgewicht bedeutet

Das Atomgewicht, formal relative Atommasse genannt, ist die durchschnittliche Masse der Atome eines Elements, wie sie in der Natur vorkommen. Es ist nicht die Masse eines einzelnen Atoms.

Die meisten Elemente kommen in der Natur als Gemisch von Isotopen vor: Atomen mit derselben Protonenzahl, aber unterschiedlichen Neutronenzahlen. Das Atomgewicht ist der nach der Häufigkeit gewichtete Mittelwert der Massen dieser Isotope.

Chlor ist ein häufiges Beispiel. Etwa 76 % der natürlichen Chloratome sind Chlor-35, und etwa 24 % sind Chlor-37. Die nach der Häufigkeit gewichtete Mittelung dieser Massen ergibt für Chlor ein Atomgewicht von 35,45 u, einen Wert zwischen den beiden ganzen Massenzahlen.

Die atomare Masseneinheit (u) ist als ein Zwölftel der Masse eines Kohlenstoff-12-Atoms definiert. Chemiker verwenden diesen Standard seit 1961.

Formel für das Atomgewicht

Bei einem Element mit mehr als einem Isotop wird das Atomgewicht wie folgt berechnet:

Atomgewicht = Σ (fᵢ × mᵢ)

Dabei ist fᵢ der Anteil der Atome des Isotops i, und mᵢ die Masse des Isotops i. Die Anteile aller Isotope eines Elements ergeben zusammen 1.

Ein Element mit nur einem stabilen Isotop hat ein Atomgewicht, das der Masse dieses Isotops entspricht. Elemente ohne stabile Isotope, etwa Technetium und jedes Element, das schwerer als Uran ist, erhalten stattdessen die Massenzahl ihres stabilsten bekannten Isotops.

So ermitteln Sie das Atomgewicht eines Elements

1. Geben Sie im Eingabefeld eine Ordnungszahl zwischen 1 und 118 ein. Die Ordnungszahl ist die Zahl der Protonen im Atomkern und für jedes Element eindeutig: 6 ist immer Kohlenstoff, 79 immer Gold.
2. Der Rechner zeigt das Symbol, den vollständigen Namen und das Atomgewicht des Elements an.
3. Mit einer Kopierschaltfläche kann das Ergebnis an anderer Stelle eingefügt werden, etwa in ein Laborprotokoll oder eine Hausaufgabe.

Eine Zahl außerhalb des Bereichs 1–118 erzeugt eine Fehlermeldung, da dort kein bestätigtes Element existiert.

Beispiel: Das Atomgewicht von Sauerstoff ermitteln

Sauerstoff hat die Ordnungszahl 8. Die Eingabe von 8 liefert:

• Symbol: O
• Name: Sauerstoff
• Atomgewicht: 15,999 u

Dieser Wert kann verwendet werden, um die Molekülmasse einer Verbindung zu bestimmen. Wasser (H₂O) enthält zwei Wasserstoffatome und ein Sauerstoffatom:

2 × 1,008 (Wasserstoff) + 1 × 15,999 (Sauerstoff) = 18,015 u

Die Ordnungszahl (8) darf nicht mit dem Atomgewicht (15,999) verwechselt werden. Die Ordnungszahl zählt nur die Protonen. Das Atomgewicht berücksichtigt die gemeinsame Masse von Protonen und Neutronen in allen natürlich vorkommenden Isotopen eines Elements.

Ordnungszahl, Atomgewicht und Massenzahl im Vergleich

Die Ordnungszahl bestimmt die Identität eines Elements und seine Position im Periodensystem. Atomgewicht und Massenzahl beschreiben beide eine Masse, doch das Atomgewicht ist ein Mittelwert über die Isotope, während die Massenzahl zu einem einzelnen, bestimmten Isotop gehört.

Geschichte der Messung des Atomgewichts

John Dalton legte in den frühen 1800er-Jahren die erste Tabelle der Atomgewichte vor und verwendete Wasserstoff als Bezugspunkt. Seine Werte waren grobe Schätzungen, die teilweise um 10 % oder mehr abwichen.

Dmitri Mendelejew entwickelte das Periodensystem im Jahr 1869, indem er die Elemente nach zunehmendem Atomgewicht anordnete. Einige Elemente, darunter Argon und Kalium, schienen im Vergleich zu ihren chemischen Eigenschaften an der falschen Stelle zu stehen. Das Rätsel wurde erst gelöst, als Isotope entdeckt wurden.

Frederick Soddy identifizierte im Jahr 1913 Isotope und zeigte, dass die meisten Elemente natürliche Gemische von Atomen mit unterschiedlichen Massen sind. Dies erklärte, warum so viele Atomgewichte zwischen ganzen Zahlen liegen. Die in den folgenden Jahren entwickelte Massenspektrometrie ermöglichte es Chemikern, Isotopenmassen und -häufigkeiten direkt zu messen, anstatt sie zu schätzen.

Im Jahr 1961 ersetzte der Kohlenstoff-12-Standard Wasserstoff als Bezugspunkt für die atomare Masseneinheit. Die Internationale Union für reine und angewandte Chemie (IUPAC) überprüft und aktualisiert die Standardatomgewichte seither, zuletzt im Jahr 2021, da sich die Messverfahren verbessert haben. Die Elemente 113, 115, 117 und 118 wurden im Jahr 2016 offiziell benannt, womit die siebte Periode des Periodensystems vervollständigt wurde.

Häufig gestellte Fragen

Was ist der Unterschied zwischen Atomgewicht und Atommasse? Die Atommasse ist die Masse eines einzelnen Atoms oder Isotops. Das Atomgewicht, formal relative Atommasse, ist die nach ihrer Häufigkeit gewichtete durchschnittliche Masse aller natürlich vorkommenden Isotope eines Elements. Im alltäglichen chemischen Sprachgebrauch werden die beiden Begriffe oft gleichbedeutend verwendet, doch für den vom Rechner ausgegebenen Wert ist Atomgewicht der genauere Begriff.

Warum sind Atomgewichte keine ganzen Zahlen? Dafür gibt es zwei Gründe. Die meisten Elemente sind natürliche Gemische von Isotopen mit unterschiedlichen Massen, sodass der Mittelwert zwischen ganzen Zahlen liegt. Außerdem ist die Masse eines Atomkerns geringfügig kleiner als die Summe seiner Protonen und Neutronen, weil ein Teil der Masse in Bindungsenergie umgewandelt wird, die den Kern zusammenhält.

Wie genau sind die Werte in diesem Rechner? Die Werte entsprechen den Standardatomgewichten der IUPAC und werden mit drei bis fünf signifikanten Stellen angegeben. Elemente ohne stabiles Isotop werden mit einer ganzen Massenzahl aufgeführt, etwa 98 für Technetium. Diese Genauigkeit reicht für gewöhnliche Berechnungen im Unterricht und im Labor aus. Für Arbeiten, die vollständige Unsicherheitsbereiche erfordern, sollten die von der IUPAC veröffentlichten Tabellen direkt herangezogen werden.

Wie hängt das Atomgewicht mit der molaren Masse zusammen? Die beiden Werte sind numerisch gleich, verwenden aber unterschiedliche Einheiten. Das Atomgewicht von Kohlenstoff beträgt 12,011 u pro Atom, seine molare Masse 12,011 Gramm pro Mol, wobei ein Mol 6,022 × 10²³ Atome enthält.

Beeinflusst das Atomgewicht, wie ein Element reagiert? Nicht direkt. Die chemische Reaktivität hängt hauptsächlich von der Elektronenkonfiguration ab, nicht von der Masse. Die Isotopenmasse kann die Reaktionsgeschwindigkeit geringfügig verändern; dieser Effekt wird kinetischer Isotopeneffekt genannt. Er verändert jedoch nicht, welche Reaktionen stattfinden.

Warum zeigen manche Periodensysteme Bereiche für das Atomgewicht statt einzelner Zahlen? Bei einigen wenigen Elementen unterscheiden sich die natürlichen Isotopenverhältnisse je nach Herkunft der Probe. Die IUPAC gibt für diese Elemente ein Intervall statt eines festen Wertes an. Dieser Rechner verwendet für jedes Element den üblichen einzelnen IUPAC-Wert, der für typische Proben geeignet ist.