Atome
Atome (altgriechisch: átomos = unteilbar) sind die Bausteine aus denen alle Gase, Flüssigkeiten und Festkörper bestehen. Demnach handelt es sich um das kleinste Teilchen, welches mit chemischen Methoden nicht weiter geteilt oder zerlegt werden kann. Jedes Atom besteht aus drei Arten von Elementarteilchen: Protonen, Elektronen und Neutronen. Die positiv geladenen Protonen und die ungeladenen Neutronen befinden sich im Atomkern. Dieser wird umgeben von einer Atomhülle, dem Ort der negativ geladenen Elektronen. Elektrisch geladenen Atome bezeichnet man als Ionen. In der Chemie befasst man sich mit dem Aufbau und den Eigenschaften von Atomen. (siehe auch Artikel zu den Grundlagen der Chemie)
Inhalt
Was sind Atome
Atome sind kleinste Teilchen. Alles auf der Erde – also jedes Tier, jeder Mensch, das Wasser und die Luft – bestehen aus Atomen.
Atome sind winzig klein. Und zwar so klein, dass man sie mit bloßen Auge nicht sehen kann. Um Atome sehen zu können, braucht man ein spezielles Mikroskop. Demnach sind Atome so etwas wie die Grundbausteine von allen physischen Dingen. Dazu gehören neben den oben genannten Dingen auch Mikrolebewesen – wie Bakterien. Jede biologische Zelle besteht aus Atomen, genauso wie jeder Stein. Alles was irgendwie in der physischen Welt existiert, ist eine Zusammensetzung verschiedenster Atome.
Da man früher einmal dachte, dass Atome so klein sind, dass man sie unmöglich weiter teilen könne – vergab man den griechischen Namen atomos (= unteilbar). Heute weiß man allerdings, dass selbst Atome aus noch winzigeren Bausteinen zusammengesetzt sind. Diese sind Atomkern mit Protonen und Neutronen, welcher umgeben wird von einer Atomhülle. In der Atomhülle befinden sich Elektronen.
Wie unterscheiden sich die verschiedenen Atome
Man unterscheidet Atome demnach, wie groß ihr Kern ist. Die unterschiedliche Größe des Atomkerns wird durch die Anzahl der Protonen und Neutronen im Kern bestimmt. Demnach besitzt jedes chemische Element einen spezifisch großen Atomkern.
Im Periodensystem der Elemente kann man ablesen, wie viele dieser Protonen sich im Atomkern befinden. Die Zahl der Protonen wird durch die Ordnungszahl des Elements angegeben.
Das erste Element im Periodensystem ist der Wasserstoff. Dieses chemische Element hat die Ordnungszahl 1. Es steht oben links im Periodensystem.
Die Ordnungszahl 1 sagt uns, dass der Atomkern des Wasserstoffs aus nur einem Proton besteht. Das zweite Element im Periodensystem ist Helium mit der Ordnungszahl 2. Deren Atomkern besteht aus 2 Protonen.
In der jeweiligen Elementkarte lässt sich die Ordnungszahl (oben links), das chemische Symbol und der wissenschaftliche Name des Elements ablesen. Im Falle des Wasserstoffs lautet der Name: Hydrogen.
Auf atomarer Ebene unterscheiden sich beide Elemente nur durch die Anzahl ihrer Protonen im Kern. Da die Protonen eine bestimmte Masse haben und ein gewisses Volumen beanspruchen, ergeben sich Unterschiede im Atomgewicht, in der Größe des Atoms und der Dichte. Aber diese Eigenschaften sind lediglich die Folge einer unterschiedlichen Protonenzahl im Atomkern.
Wie sind Atome aufgebaut
Wie eben bereits beschrieben, besteht jedes Atom aus einem Atomkern und einer Atomhülle. Im Atomkern befinden sich die elektrisch-positiv geladenen Protonen und die Neutronen. In der Hülle befinden sich dann die negativ-geladenen Elektronen. Hier ein Bild zum Aufbau eines Sauerstoffatoms.
Im Periodensystem steht Sauerstoff an achter Stelle und besitzt demnach die Ordnungszahl 8.
Was heißt das?
Sauerstoff besitzt im Atomkern genau 8 Protonen und 8 Neutronen. Normalerweise ist die Anzahl der Protonen und Neutronen immer gleich. Protonen sind positiv geladen, während die elektrische Ladung eines Neutrons neutral ist.
Die Anzahl der Elektronen in der Atomhülle entspricht normalerweise ebenfalls der Anzahl der Protonen im Kern. Demnach befinden sich im Sauerstoffatom genau 8 Elektronen in der Hülle. Und diese Elektronen schwirren auf sogenannten Elektronenbahnen um den Atomkern herum. Die Anzahl der Bahnen wird durch die Anzahl der Elektronen bestimmt. Denn jede Bahn oder Elektronenschale, wie man dies auch nennt, kann eine bestimmte Anzahl von Elektronen aufnehmen.
In der ersten Schale, der sogenannten K-Schale, passen maximal 2 Elektronen. Beim Wasserstoff, mit nur einem Elektron, wird die Hülle demnach nicht vollständig besetzt. Dort ist lediglich ein Elektron in der Schale. Doch der Sauerstoff besitzt insgesamt 8 solcher Elektronen, weshalb in die K-Schale zwei Elektronen passen.
Beim Sauerstoff bleiben noch 6 Elektronen (8 – 2) übrig. Diese gehen in die nächste Schale, der sogenannten L-Schale. Diese kann insgesamt 8 Elektronen aufnehmen, weshalb beim Sauerstoff die Schale mit den übrigen sechs Elektronen aufgefüllt wird.
Was ist der Unterschied zwischen Atom, Molekül und Element
Atome sind die kleinsten Bausteine der Chemie. Da sich Atome, hinsichtlich ihrer Protonen- und Elektronenzahl unterscheiden, gibt es verschiedene Elemente. Die Elemente sind demnach ein Begriff, um die Atom-Art oder den Atom-Typ zu benennen.
Da jedes Atom eine chemische Bindung anstrebt, schließen sich Atome zu Molekülen zusammen. Dabei können Atome vom gleichen Typ eine Bindung eingehen. Diese Bindung wird dann als Elementmolekül bezeichnet. Das Sauerstoffmolekül (O22O), bei dem das Molekül aus Atomen des Typs Wasserstoff und des Typs Sauerstoff besteht.