Periodensystem mit Atommassen

Was Atommasse bedeutet

Fast die gesamte Masse eines Atoms steckt in seinem Kern, in Protonen und Neutronen, die jeweils etwa 1 u wiegen. Eine atomare Masseneinheit ist als ein Zwölftel der Masse eines Kohlenstoff-12-Atoms definiert. Der für jedes Element angezeigte Wert ist sein Standard-Atomgewicht: die durchschnittliche Masse seiner natürlichen Isotope, gewichtet nach ihrer jeweiligen Häufigkeit.

Ein Mol eines Elements hat eine Masse in Gramm, die seiner Atommasse entspricht, daher ist dieselbe Zahl auch seine molare Masse. Die Atommasse von Kohlenstoff beträgt 12,011 u, also hat ein Mol Kohlenstoffatome eine Masse von 12,011 g. In der Tabelle werden Massen unter 100 mit bis zu drei und darüber mit bis zu zwei Nachkommastellen angezeigt.

Warum Atommassen keine ganzen Zahlen sind

Die meisten Elemente sind ein Gemisch aus Isotopen, Atomen mit gleicher Protonenzahl, aber unterschiedlicher Neutronenzahl. Chlor besteht zum Beispiel zu etwa 76 % aus Chlor-35 und zu 24 % aus Chlor-37. Der gewichtete Mittelwert beider beträgt 35,45, weshalb die Atommasse von Chlor zwischen beiden liegt und keine ganze Zahl ist.

Viele radioaktive Elemente wie Technetium, Radon und alle Elemente nach Uran haben kein natürliches Isotopengemisch, über das sich mitteln ließe. Für diese gibt die Tabelle die Massenzahl des langlebigsten oder bekanntesten Isotops als ganze Zahl an, zum Beispiel 98 für Technetium und 222 für Radon.

Der Trend und seine Ausnahmen

Die Atommasse steigt fast überall mit der Ordnungszahl, weil jedes neue Element ein Proton und meist ein oder mehrere Neutronen hinzufügt. An wenigen Stellen ist die Reihenfolge umgekehrt: Argon ist schwerer als Kalium, Cobalt ist schwerer als Nickel und Tellur ist schwerer als Iod. Ihre häufigsten Isotope tragen zusätzliche Neutronen. Die Tabelle ist nach der Ordnungszahl, der Protonenzahl, und nicht nach der Masse geordnet, sodass jedes Element dennoch in der Gruppe steht, die zu seiner Chemie passt. Mendelejew stellte Tellur aus genau diesem Grund vor Iod und vertraute den chemischen Eigenschaften mehr als der Masse.

Rechenbeispiel: die molare Masse von Wasser

Um die molare Masse einer Verbindung zu bestimmen, addierst du die Atommassen aller ihrer Atome. Wasser, H₂O, hat zwei Wasserstoffatome mit je 1,008 und ein Sauerstoffatom mit 15,999: 2 × 1,008 + 15,999 = 18,015 g/mol. Also enthalten 18,015 g Wasser ein Mol Moleküle, etwa 6,022 × 10²³ davon. Bei längeren Formeln übernimmt der Rechner für die molare Masse dieselbe Summe für dich.