Atomaufbau und Periodensystem

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Ein Atom ist eine elektrisch neutrale, annähernd kugelförmige Einheit, die aus einem positiv geladenen zentralen Kern besteht, der von negativ geladenen Elektronen umgeben ist. Die Elektronen bewegen sich schnell um den Atomkern. Der Durchmesser eines Atoms ($1 \cdot 10^(-10) m$) beträgt etwa das 20.000-fache seines Kerndurchmessers ($5 \cdot 10^(-15) m$). Der Kern trägt 99,97% zur Masse des Atoms bei, nimmt sber nur etwa 1 Billionstel seines Volumens ein und ist unglaublich dicht: Etwa 1014 g/mL!

Ein Atomkern besteht aus Protonen und Neutronen (die einzige Ausnahme ist der Wasserstoffkern, bei dem es sich um ein einzelnes Proton handelt). Das Proton (p+) hat eine positive Ladung und das Neutron (n0) hat keine Ladung; somit ergibt sich die positive Ladung des Kerns aus seinen Protonen. Die Größen der Ladungen eines Protons und eines Elektrons (e-) sind gleich, die Vorzeichen der Ladungen sind jedoch entgegengesetzt. Ein Atom ist neutral, weil die Anzahl der Protonen im Kern der Anzahl der Elektronen entspricht, die den Kern umgeben.

Ordnungszahl, Massenzahl und Elementsymbol

Die Ordnungszahl (Z) eines Elements entspricht der Anzahl der Protonen im Kern der Atome. Alle Atome eines Elements haben dieselbe Ordnungszahl, und die Ordnungszahl jedes Elements unterscheidet sich von der jedes anderen Elements. Alle Kohlenstoffatome (Z = 6) haben 6 Protonen, alle Sauerstoffatome (Z = 8) haben 8 Protonen und alle Uranatome (Z = 92) haben 92 Protonen. Derzeit gibt es 117 bekannte Elemente, von denen 90 in der Natur vorkommen und 27 von Nuklearwissenschaftlern synthetisiert wurden.

Die Massenzahl (A) ist die Gesamtzahl der Protonen und Neutronen im Atomkern. Jedes Proton und jedes Neutron trägt eine Einheit zur Massenzahl bei. So hat ein Kohlenstoffatom mit 6 Protonen und 6 Neutronen im Kern eine Massenzahl von 12 und ein Uranatom mit 92 Protonen und 146 Neutronen im Kern eine Massenzahl von 238.

Das Atomsymbol (oder Elementsymbol) eines Elements basiert auf seinem englischen, lateinischen oder griechischen Namen, z. B. C für Kohlenstoff (engl. Carbon), S für Schwefel (Sulfur) und Na für Natrium (lat.: Natrium). Häufig werden mit dem Symbol die Ordnungszahl (Z) als linker Index und die Massenzahl (A) als linker Exponent geschrieben, sodass das Element X AZX wäre.

Isotope

Ein erster Blick auf das Periodensystem