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Ordnungszahl und Kernladungszahl in der ChemieMendelejew und Meyer entwickelten unabhängig voneinander die ersten Ordnungssysteme der Elemente, die Grundlagen für unser heutiges Periodensystem der Elemente. Damals ordneten sie die Elemente nach steigender Atommasse. Im heutigen Periodensystem sind die Elemente nach ihrer Ordnungszahl geordnet. Welchen Zusammenhang es zwischen Atommasse und Ordnungszahl gibt und was die Kernladungszahl aussagt, erfährst du im folgenden Text. Die OrdnungszahlBeginnen wir mit der Bedeutung der Ordnungszahl in der Chemie. Jedes Element hat eine bestimmte Ordnungszahl oder anders ausgedrückt: Jede Ordnungszahl steht für ein einziges Element. Hier ein paar Beispiele: Merke: Die Ordnungszahl definiert die Position eines Elements im Periodensystem der Elemente. Doch warum sind die Elemente genau in dieser Reihenfolge angeordnet? Es sind die Eigenschaften der Elemente, die die Wissenschaftler zu dieser Anordnung veranlasste. Eng verknüpft damit ist die Elektronenkonfiguration eines Elements. Werfen wir dazu noch einmal einen Blick auf das Periodensystem der Elemente: Merke: Die Ordnungszahl eines Elements entspricht der Anzahl der Elektronen sowie der Anzahl der Protonen in den Atomen des Elements. Die KernladungszahlUnd wie erklärt sich nun der Zusammenhang zwischen Ordnungszahl und Kernladungszahl? Eine Antwort liefert die Definition: Die Kernladungszahl eines Elements gibt die Anzahl der im Atomkern enthaltenen Protonen an und wird auch Protonenzahl genannt.
In der unten stehenden Abbildung siehst du den Eintrag eines Elements im Periodensystem am Beispiel des Kohlenstoffs. Die Ordnungszahl bzw. Kernladungszahl findest du oben links. In der rechten oberen Ecke siehst du die Atommasse. Zusammenhang zwischen Kernladungszahl und AtommasseUnd was sagt uns nun die Atommasse? Diese hängt wesentlich von der Masse des Atomkerns ab. Die Masse der Elektronenhülle mit ihren Elektronen ist verschwindend gering. Im Atomkern gibt es die bereits genannten Protonen sowie die Neutronen. Im Idealfall ist ihre Anzahl identisch und entspricht jeweils der Ordnungszahl. Für das Beispiel Kohlenstoff bedeutet das: Im Kern befinden sich sechs Protonen und sechs Neutronen. Beide Elementarteilchen, Proton und Neutron, besitzen eine vergleichbare Masse. So ergibt sich für Kohlenstoff die Atommasse von $\pu{12 u}$. Bezogen auf die Ordnungszahl ist der Wert für die Atommasse doppelt so groß. Dies ist der Regelfall, Ausnahmen bilden das Element Wasserstoff und sogenannte Isotope. Diese unterscheiden sich in der Anzahl ihrer Neutronen. Zusammenfassung zum Thema Ordnungszahl und KernladungszahlFassen wir noch einmal alle wichtigen Aussagen zusammen:
Das Video zu dem Thema Ordnungszahl und Kernladungszahl erklärt dir Schritt für Schritt die Bedeutung von Ordnungszahl und Kernladungszahl in der Chemie. Was sagt die Ordnungszahl aus? Was ist die Kernladungszahl? Diese Fragen kannst du dir nun selbst beantworten. Anschließend kannst du dein Wissen über Ordnungszahlen und Kernladungszahlen in interaktiven Übungen testen. Ein Arbeitsblatt steht dir auch zur Verfügung. Transkript Ordnungszahl und KernladungszahlHallo liebe Freundinnen und Freunde der Chemie! Es ist schön, dass ihr mich weiter auf meiner Reise durch das Periodensystem der Elemente begleitet. Das ist bereits der 13. Teil. In diesem Teil geht es um Ordnungszahlen und Kernladungszahlen. Einen kleinen Teil des Periodensystems habe ich bereits oben abgebildet. Um vielleicht etwas warm zu werden, sollten wir die Namen der chemischen Elemente üben. Wasserstoff, Helium, Lithium, Beryllium, Bor, Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff, Fluor, Neon, Natrium, Magnesium, Aluminium, Silizium, Phosphor, Schwefel, Chlor, Argon. Welche chemischen Elemente kommen danach? Calcium. "Das stimmt nicht, das stimmt nicht". Oh, danke für den Hinweis liebe Elemente! Natürlich kommt nach dem Argon das chemische Element Kalium und dann erst Calcium. Aber unser kleines Periodensystem, die ersten Elemente, habe ich nun angeordnet. Wir haben bereits in den ersten Videos gelernt, dass das Hauptanliegen von Mendelejew und Meyer darin bestand, eine gewisse Ordnung in das Durcheinander der bekannten chemischen Elemente zu bringen. In den modernen Fassungen eines Periodensystems besitzt jedes chemische Element eine sogenannte Ordnungszahl. Mit diesen Ordnungszahlen wollen wir uns hier im 1. Teil des Videos beschäftigen. Wir beginnen mit dem chemischen Element Wasserstoff. Wasserstoff hat die Ordnungszahl 1. Als nächstes nehmen wir das chemische Element Helium. Helium hat die Ordnungszahl 2. Danach folgt Lithium. Lithium hat die Ordnungszahl 3. Als nächstes nehmen wir Beryllium. Beryllium hat die Ordnungszahl 4. Dann kommt das chemische Element Bor. Bor hat die Ordnungszahl 5. Es folgt das chemische Element Kohlenstoff. Kohlenstoff hat die Ordnungszahl 6. Das heißt, man muss nur richtig zählen können. Wir wollen jetzt dieses Zählen einmal üben, ich zeige euch das Element und ihr nennt mir dazu die Ordnungszahl. Das chemische Element Sauerstoff. Wir zählen 1,2,3,4,5,6,7, die Ordnungszahl des Elements Sauerstoff ist 8. Wir nehmen das chemische Element Natrium. Wir zählen 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10, die Ordnungszahl des chemischen Elements Natrium ist 11. Als nächstes nehmen wir das chemische Element Phosphor, wir zählen 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14, die Ordnungszahl des chemischen Elements Phosphor ist 15. Wir nehmen das chemische Element Kalium, wir zählen 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18, die Ordnungszahl des chemischen Elements Kalium ist 19. Wir nehmen das chemische Element Stickstoff, wir zählen 1,2,3,4,5,6, die Ordnungszahl des chemischen Elements Stickstoff ist 7. Wir nehmen das chemische Element Neon, wir zählen 1,2,3,4,5,6,7,8,9, die Ordnungszahl des chemischen Elements Neon ist 10. Wir wollen nun einmal versuchen, die Ordnungszahl eines Elements mit seinen elektronischen Eigenschaften in Verbindung zu setzen. Wir nehmen das chemische Element Aluminium. Links habe ich die Perioden von 1 bis 4 bezeichnet. Im Video 10 haben wir gelernt, dass die Zahl der Perioden gleich der Zahl der besetzten Schalen ist. Periode 1, dort stehen 2 Elemente. Deswegen besitzt Aluminium auf der unteren Schale 2 Elektronen. Periode 2, dort haben wir 8 chemische Elemente von Lithium bis Neon. Daher besitzt ein Aluminiumatom auf der 2. Schale 8 Elektronen. 3. Schale, hier haben wir Natrium, Magnesium und schließlich Aluminium. Wir zählen also in der 3. Schale 3 Elektronen für ein Atom des Elementes Aluminium. Zählen wir einmal zusammen. Ein Aluminiumatom hat auf der untersten Schale 2 Elektronen. Auf der Schale darüber hat es 8 Elektronen. Und schließlich auf der Schale darüber, der 3. Schale, finden wir noch einmal 3 Elektronen. Das sollte uns nicht schwerfallen, zu summieren. 2+8+3=13. Ein Aluminiumatom hat 13 Elektronen. Welche Ordnungszahl hat das chemische Element Aluminium? Wir haben ja schon geübt, wir zählen 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12. Aha, das chemische Element Aluminium hat die Ordnungszahl 13, und das ist schon wirklich eine Erkenntnis, also gilt für ein chemisches Element: Ordnungszahl=Elektronenzahl. Ein Atom besitzt nicht nur eine Elektronenhülle, auf der sich Elektronen bewegen, es hat auch einen Atomkern. Den habe ich hier mit roter Farbe eingezeichnet. Und da man auf dem klitzekleinen Bild wenig sieht, werde ich ihn etwas vergrößern, ich denke das reicht. Der Kern eines Atoms besitzt 2 Teilchensorten, uns interessiert vor allem die 1. Sorte, die Protonen, das sind positiv geladene Teilchen. Davon hat ein Atom genau so viel, wie es Elektronen hat, denn ein Atom hat keine elektrische Ladung nach außen. Außerdem sind noch Neutronen vorhanden, die sollen uns heute aber nicht interessieren. Damit haben wir eine weitere wichtige Erkenntnis gewonnen, sie lautet: Ordnungszahl=Protonenzahl in dem Atom eines chemischen Elementes. Die Protonen sind die Teilchen, die die Ladung des Kerns ausmachen, deswegen sagt man häufig anstelle von Protonenzahl Kernladungszahl. Und die letzte Gleichung solltet ihr euch unbedingt merken, Ordnungszahl=Kernladungszahl in dem Atom eines chemischen Elementes. Zum besseren Merken kann man die Ordnungszahl auch mit OZ und die Kernladungszahl mit KZ abkürzen. Ganz wichtig zu merken ist, dass die Ordnungszahl genau das chemische Element bestimmt. Und jedes chemische Element hat genau nur eine einzige Ordnungszahl und natürlich auch Kernladungszahl. Das heißt, wir können hier aus der Mathematik den Äquivalenzdoppelpfeil verwenden. Ordnungszahl bestimmt chemisches Element und das chemische Element bestimmt eindeutig die Ordnungszahl. Wir merken uns: Die Ordnungszahl bestimmt das chemische Element. Und nun wollen wir etwas üben. Wir gehen so vor, ich nenne euch die Ordnungszahl und ihr nennt mir das chemische Element. 2. Wir zählen ganz normal. Richtig. Das chemische Element Helium. 9, wir zählen wieder 1,2,3,4,5,6,7,8, richtig, das chemische Element Fluor. Und weiter, 16. Wir zählen wieder 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15, richtig, das chemische Element Schwefel. 12, wir zählen wieder, 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11, richtig, das chemische Element Magnesium. Wir machen weiter, 20. Wir zählen 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19, richtig, das chemische Element Calcium. Eine ganz wichtige Sache muss ich euch allerdings sagen. So wie wir die Ordnungszahlen und Kernladungszahlen gezählt haben, kann man nur verfahren, wenn man die ersten 20 Elemente benutzt. Bei meinem Periodensystem, das nur Hauptgruppen enthält, geht es dann so nicht weiter, bei dem Großen natürlich ja. Also bei meinem Periodensystem, was ich noch verwenden werde, nicht einfach nach Calcium weiterzählen, bei Calcium ist Ende. Aber ich denke, wenn ihr von Wasserstoff bis Calcium Bescheid wisst, die Symbole kennt, über die Ordnungszahlen, Kernladungszahlen und Elektronenzahlen Bescheid wisst, dann wisst ihr mehr, als in der Schule von euch jemals gefordert wird. Ich wünsche allen alles Gute und viel Erfolg, tschüss! WEITERLESEN6 Kommentare6 Kommentare
Mehr Kommentare Ordnungszahl und Kernladungszahl ÜbungDu möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Ordnungszahl und Kernladungszahl kannst du es wiederholen und üben.
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