Alles im Universum — der Stuhl, auf dem du sitzt, das Wasser, das du trinkst, sogar dein eigener Körper — besteht aus Atomen. Atome sind unglaublich klein (etwa 0,0000001 mm im Durchmesser), und doch erklärt ihr Aufbau fast die ganze Chemie. So funktionieren sie.

Atome und das Periodensystem wirken noch überwältigend?

In einem Beratungsgespräch finden wir genau heraus, wo das Denken abreißt — ohne Druck, ohne Verpflichtung.

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Was ist ein Atom?

Ein Atom ist die kleinste Einheit eines Elements, die die chemischen Eigenschaften dieses Elements behält. Es besteht aus drei Arten kleinerer Teilchen: Protonen, Neutronen und Elektronen.
p⁺Ladung +1Protonn⁰keine LadungNeutrone⁻Ladung −1Elektron
Die drei wichtigsten Teilchen im Atom und ihre Ladungen.
TeilchenOrtLadungRelative Masse
ProtonKern+11
NeutronKern01
ElektronSchalen um den Kern−1≈ 0 (verschwindend klein)
Ein neutrales Atom hat gleich viele Protonen und Elektronen, sodass sich die Ladungen aufheben. Die Zahl der Protonen entscheidet, zu welchem Element ein Atom gehört — ändere die Protonenzahl und du hast ein völlig anderes Element.

Der Kern und die Elektronenschalen

Protonen und Neutronen sind dicht im Kern in der Mitte des Atoms gepackt. Elektronen bewegen sich um den Kern in Bereichen, die man Schalen (oder Energieniveaus) nennt. Jede Schale kann eine festgelegte Höchstzahl an Elektronen aufnehmen.

6p⁺6n⁰e⁻e⁻e⁻e⁻e⁻e⁻Schale 1Schale 2
Bohrsches Modell eines Kohlenstoffatoms (Atomzahl 6): 6 Protonen und 6 Neutronen im Kern, 6 Elektronen auf zwei Schalen.
  • • Schale 1 (dem Kern am nächsten): höchstens 2 Elektronen
  • • Schale 2: höchstens 8 Elektronen
  • • Schale 3: höchstens 8 Elektronen (für die ersten 20 Elemente)
  1. Wir müssen 11 Elektronen auf Schalen verteilen.
  2. Schale 1: 2 Elektronen. Es bleiben: 11 − 2 = 9.
  3. Schale 2: 8 Elektronen. Es bleiben: 9 − 8 = 1.
  4. Schale 3: 1 Elektron.
  5. Natrium: 2, 8, 1  (oder geschrieben als 2.8.1)

Atomzahl, Massenzahl und Isotope

Die Atomzahl ist die Zahl der Protonen im Kern. Sie ist für jedes Element eindeutig. Wasserstoff = 1 Proton, Kohlenstoff = 6 Protonen, Gold = 79 Protonen.
Die Massenzahl ist die Gesamtzahl der Protonen und Neutronen im Kern.Mass number = protons + neutrons
  1. Neutronen = Massenzahl − Atomzahl
  2. Neutronen = 12 − 6 = 6 Neutronen
Isotope sind Atome desselben Elements mit verschiedener Neutronenzahl — sie haben also dieselbe Atomzahl, aber verschiedene Massenzahlen. Beispiel: Kohlenstoff-12 (¹²₆C) und Kohlenstoff-14 (¹⁴₆C) — beide haben 6 Protonen, aber 6 bzw. 8 Neutronen.
Isotope desselben Elements verhalten sich in chemischen Reaktionen fast gleich (gleiche Elektronenzahl = gleiche Chemie). Physikalisch können sie sich aber unterscheiden — manche Isotope sind radioaktiv (wie Kohlenstoff-14, das für die Radiokarbondatierung genutzt wird).

Das Periodensystem — warum es so geordnet ist

Das Periodensystem führt jedes bekannte Element nach Atomzahl auf. Elemente in derselben Spalte (Gruppe) haben gleich viele Elektronen auf der äußeren Schale — deshalb haben sie ähnliche chemische Eigenschaften.

H

Wasserstoff

Nr. 1 | 1

1 Elektron, 1 Schale

He

Helium

Nr. 2 | 2

Volle äußere Schale — sehr stabil

Li

Lithium

Nr. 3 | 2, 1

1 äußeres Elektron — reaktionsfreudig

Ne

Neon

Nr. 10 | 2, 8

Volle äußere Schale — Edelgas

Na

Natrium

Nr. 11 | 2, 8, 1

1 äußeres Elektron — reaktionsfreudig

Cl

Chlor

Nr. 17 | 2, 8, 7

7 äußere Elektronen — reaktionsfreudig

Atome, Moleküle und Verbindungen: Ein Atom ist ein einzelnes Teilchen (z. B. Na). Ein Molekül sind zwei oder mehr verbundene Atome (z. B. O₂ — zwei Sauerstoffatome). Eine Verbindung ist ein Molekül aus verschiedenen Elementen (z. B. H₂O — Wasserstoff und Sauerstoff).
  • Atomzahl = Zahl der Protonen (für jedes Element eindeutig).
  • Massenzahl = Protonen + Neutronen.
  • Neutronen = Massenzahl − Atomzahl.
  • Ein neutrales Atom hat gleich viele Protonen und Elektronen.
  • Elektronen füllen die Schalen der Reihe nach: 2, 8, 8 (für die ersten 20 Elemente).
  • Isotope: dasselbe Element, andere Neutronenzahl.

  1. Sauerstoff hat die Atomzahl 8 und die Massenzahl 16. Wie viele Protonen, Neutronen und Elektronen hat ein neutrales Sauerstoffatom?

    Tipp: Neutronen = 16 − 8. Elektronen = Protonen (neutrales Atom).

  2. Schreibe die Elektronenanordnung von Magnesium (Atomzahl 12).

    Tipp: Fülle die Schalen der Reihe nach: 2, 8, der Rest in Schale 3.

  3. Ein Atom hat 17 Protonen und 18 Neutronen. Wie groß ist seine Massenzahl? Welches Element ist es?

    Tipp: Massenzahl = Protonen + Neutronen. Atomzahl 17 = Chlor.

  4. Chlor-35 und Chlor-37 sind Isotope. Was haben sie gemeinsam? Was ist anders?

    Tipp: Gleich: Protonen (17). Verschieden: Neutronen (18 bzw. 20).

  5. Warum reagieren Elemente derselben Gruppe des Periodensystems ähnlich?

    Tipp: Denk an die äußeren Elektronen.

Als Nächstes: Bindungen und Reaktionen

Wenn du Atome verstanden hast, geht es weiter damit, wie sie Bindungen eingehen — Ionenbindungen (Elektronen werden übertragen) und kovalente Bindungen (Elektronen werden geteilt). Sie erklären, warum Wasser flüssig und Kochsalz ein Kristall ist. Wenn du Hilfe möchtest, der Chemie einen Sinn zu geben, beginne mit einem Beratungsgespräch — wir arbeiten sie gemeinsam durch.