Geben Sie ein beliebiges Element per Symbol (C), Name (Kohlenstoff) oder Ordnungszahl (6) ein, und dieser kostenlose Atom-Rechner liefert die Protonen, Neutronen, Elektronen, die Grundzustand-Elektronenkonfiguration, Periode und Gruppenposition sowie die vollständige Isotopen-Notation. Optional können Sie eine Massenzahl für isotopenspezifische Berechnungen oder eine Ladung für Kationen und Anionen angeben. Elementdaten aus der IUPAC-Atomgewichtstabelle 2021 — präzise für alle 118 Elemente von Wasserstoff bis Oganesson.
Ein Atom ist die kleinste Einheit eines chemischen Elements, die ihre Identität behält. Jedes Atom besteht aus einem dichten zentralen Kern, der Protonen (positiv geladen) und Neutronen (ungeladen) enthält, umgeben von einer Wolke von Elektronen (negativ geladen). Die Anzahl der Protonen — die Ordnungszahl Z — definiert das Element: 1 Proton macht Wasserstoff, 6 macht Kohlenstoff, 92 macht Uran. Atome desselben Elements können sich in der Neutronenzahl (Isotope) und der Elektronenzahl (Ionen) unterscheiden, aber sie sind alle dieses Element, solange Z konstant bleibt. Atome selbst sind extrem klein (etwa 0,1 Nanometer im Durchmesser) und größtenteils leerer Raum — der Kern nimmt weniger als ein Billionstel des Volumens des Atoms ein, enthält aber fast die gesamte Masse. Atomare Eigenschaften — wie viele Protonen, Neutronen und Elektronen ein Atom hat, und wie diese Elektronen angeordnet sind — bestimmen seine Chemie, seinen physikalischen Zustand und seine Wechselwirkung mit anderen Atomen.
Bevor Sie sich mit Isotopen, Ionen und Elektronenkonfigurationen befassen, stellen Sie sicher, dass diese vier Kernideen klar sind. Die meisten Probleme zu atomaren Eigenschaften gehen darauf zurück.
Die Anzahl der Protonen (Ordnungszahl Z) macht ein Element zu dem, was es ist. Fügen Sie ein Proton hinzu oder entfernen Sie eines, und Sie haben ein völlig anderes Element. Alle Kohlenstoffatome haben genau 6 Protonen; entfernen Sie eines, und Sie haben Bor (Z = 5) hergestellt.
Atome desselben Elements können unterschiedliche Neutronenzahlen haben. Diese werden Isotope genannt. Kohlenstoff-12 und Kohlenstoff-14 sind beide Kohlenstoff (je 6 Protonen), aber C-12 hat 6 Neutronen, während C-14 8 hat. Isotope teilen chemisches Verhalten, unterscheiden sich aber in Masse und Kernstabilität.
In einem neutralen Atom entspricht die Elektronenzahl der Protonenzahl. Verlust von Elektronen ergibt ein positives Ion (Kation); Gewinn ein negatives Ion (Anion). Die Elektronenzahl ändert das Element nicht — Natrium und das Natrium-Ion Na⁺ sind beide Natrium, nur mit unterschiedlichen Elektronenzahlen.
Die Elektronenkonfiguration — wie Elektronen über Schalen und Unterschalen verteilt sind — bestimmt die Chemie eines Atoms. Atome mit vollen Außenschalen (Edelgase) sind reaktionsträge. Atome mit einem Elektron 'zu viel' (Alkalimetalle) geben es bereitwillig ab; Atome, denen eines fehlt (Halogene), nehmen bereitwillig eines auf.
Die ersten 20 Elemente umfassen Wasserstoff bis Calcium und decken die überwiegende Mehrheit der Schul- und Einführungsprobleme in Chemie ab. Hinweis: Neutronenzahl verwendet das häufigste Isotop jedes Elements.
| Z | Symbol | Name | Protonen | Neutronen | Elektronen | Konfig. |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | H | Wasserstoff | 1 | 0 | 1 | 1s¹ |
| 2 | He | Helium | 2 | 2 | 2 | 1s² |
| 3 | Li | Lithium | 3 | 4 | 3 | [He] 2s¹ |
| 4 | Be | Beryllium | 4 | 5 | 4 | [He] 2s² |
| 5 | B | Bor | 5 | 6 | 5 | [He] 2s² 2p¹ |
| 6 | C | Kohlenstoff | 6 | 6 | 6 | [He] 2s² 2p² |
| 7 | N | Stickstoff | 7 | 7 | 7 | [He] 2s² 2p³ |
| 8 | O | Sauerstoff | 8 | 8 | 8 | [He] 2s² 2p⁴ |
| 9 | F | Fluor | 9 | 10 | 9 | [He] 2s² 2p⁵ |
| 10 | Ne | Neon | 10 | 10 | 10 | [He] 2s² 2p⁶ |
| 11 | Na | Natrium | 11 | 12 | 11 | [Ne] 3s¹ |
| 12 | Mg | Magnesium | 12 | 12 | 12 | [Ne] 3s² |
| 13 | Al | Aluminium | 13 | 14 | 13 | [Ne] 3s² 3p¹ |
| 14 | Si | Silicium | 14 | 14 | 14 | [Ne] 3s² 3p² |
| 15 | P | Phosphor | 15 | 16 | 15 | [Ne] 3s² 3p³ |
| 16 | S | Schwefel | 16 | 16 | 16 | [Ne] 3s² 3p⁴ |
| 17 | Cl | Chlor | 17 | 18 | 17 | [Ne] 3s² 3p⁵ |
| 18 | Ar | Argon | 18 | 22 | 18 | [Ne] 3s² 3p⁶ |
| 19 | K | Kalium | 19 | 20 | 19 | [Ar] 4s¹ |
| 20 | Ca | Calcium | 20 | 20 | 20 | [Ar] 4s² |
Viele Isotope haben praktische Bedeutung in Medizin, Datierung, Kernenergie und Forschung. Das Wissen um die Unterschiede in der Neutronenzahl erklärt, warum sie sich so unterschiedlich verhalten.
| Isotop | Protonen | Neutronen | Halbwertszeit / Status | Verwendung |
|---|---|---|---|---|
| ¹H (Protium) | 1 | 0 | Stabil | 99,985% des natürlichen Wasserstoffs |
| ²H (Deuterium) | 1 | 1 | Stabil | Schweres Wasser, NMR-Spektroskopie |
| ³H (Tritium) | 1 | 2 | 12,3 Jahre | Selbstleuchtende Schilder, Fusionsbrennstoff |
| ¹²C | 6 | 6 | Stabil (98,9%) | Standard für die atomare Masseneinheit |
| ¹⁴C | 6 | 8 | 5.730 Jahre | Radiokohlenstoffdatierung organischer Reste |
| ¹⁶O | 8 | 8 | Stabil (99,76%) | Das 'O' in fast jeder chemischen Formel |
| ¹³¹I | 53 | 78 | 8,0 Tage | Schilddrüsenkrebs-Behandlung |
| ¹³⁷Cs | 55 | 82 | 30,2 Jahre | Strahlentherapie, Lebensmittelbestrahlung |
| ²³⁵U | 92 | 143 | 703 Millionen Jahre | Kernspaltung (Kraftwerke, Waffen) |
| ²³⁸U | 92 | 146 | 4,47 Milliarden Jahre | Fertiles Material in Brutreaktoren |
| ²³⁹Pu | 94 | 145 | 24.100 Jahre | Kernwaffen, RTGs in Raumfahrzeugen |
Fast jedes 'wie viele Protonen/Neutronen/Elektronen'-Problem reduziert sich auf diese drei einfachen Gleichungen. Lernen Sie sie auswendig, und der Rest ist nur Arithmetik.
Die Anzahl der Protonen entspricht immer der Ordnungszahl, unabhängig von Isotop oder Ladung. Die Ordnungszahl steht auf jedem Periodensystem — meist die kleine Ganzzahl über jedem Elementsymbol. Diese Zahl ist die Identitätskarte des Elements.
Eisen hat Z = 26 im Periodensystem, also hat jedes Eisenatom — unabhängig von Isotop oder Ionenzustand — genau 26 Protonen. Es gibt kein Szenario, in dem Eisen 25 oder 27 Protonen hat; das wäre ein anderes Element.
Die Massenzahl A ist die Gesamtzahl der Protonen + Neutronen. Subtrahieren Sie Z, um die Neutronen zu isolieren. Die Massenzahl wird in der Isotopen-Notation angegeben (¹²C, ²³⁵U) oder kann durch Runden des Standardatomgewichts auf die nächste Ganzzahl geschätzt werden, wenn nur der Durchschnitt bekannt ist.
Uran-235 (²³⁵U) hat Massenzahl 235 und Z = 92, also 235 − 92 = 143 Neutronen. Uran-238 hat 238 − 92 = 146 Neutronen — drei mehr, was es kernstabiler aber weniger spaltbar macht.
Für ein neutrales Atom (Ladung 0) entspricht die Elektronenzahl der Protonenzahl. Bei Ionen subtrahieren Sie die signierte Ladung. Verlorene Elektronen bedeuten positive Ladung, also subtrahieren Sie eine positive Zahl, um weniger Elektronen zu erhalten. Gewonnene Elektronen bedeuten negative Ladung, also Subtraktion einer negativen Zahl addiert.
Ein Natrium-Kation Na⁺ hat Z = 11 und Ladung +1, also 11 − (+1) = 10 Elektronen. Ein Oxid-Ion O²⁻ hat Z = 8 und Ladung −2, also 8 − (−2) = 10 Elektronen. Beide haben dieselbe Elektronenzahl wie neutrales Neon — sie sind 'isoelektronisch'.
Diese drei Begriffe werden locker verwendet, bedeuten aber sehr spezifische Dinge. Sie zu verwechseln ist der häufigste konzeptionelle Fehler in der Einführungschemie.
Die kleinste elektrisch neutrale Einheit eines Elements. Ein Kern (Protonen + Neutronen), umgeben von einer gleichen Anzahl Elektronen.
Moleküle sind Atomgruppen, die zusammen gebunden sind (H₂O, CO₂); Ionen sind Atome oder Moleküle mit einer Nettoladung (Na⁺, SO₄²⁻).
| Eigenschaft | Atom | Molekül | Ion |
|---|---|---|---|
| Anzahl Atome | 1 | 2 oder mehr | 1 oder mehr |
| Elektrische Nettoladung | 0 (neutral) | Meist 0 | Nicht null |
| Zusammengehalten durch | Kernkräfte | Chemische Bindungen | Bindungen + Ladung |
| Beispiele | Fe, He, C | H₂O, CO₂, N₂ | Na⁺, Cl⁻, SO₄²⁻ |
| Dieser Rechner | Ja (Element eingeben) | Nein (Mol-Rechner) | Ja (Ladung setzen) |
Diese drei Teilchen bilden jedes Atom, haben aber wild unterschiedliche Massen, Ladungen und Positionen. Ihre Unterschiede zu verstehen erklärt den größten Teil der Chemie.
Schwere Teilchen, die im dichten Kern leben. Zusammen machen sie über 99,9% der Atommasse aus.
Leichte Teilchen in unscharfen quantenmechanischen Wolken um den Kern. Sie nehmen fast das gesamte Volumen eines Atoms ein, tragen aber fast keine Masse bei.
| Eigenschaft | Proton | Neutron | Elektron |
|---|---|---|---|
| Symbol | p (oder p⁺) | n (oder n⁰) | e (oder e⁻) |
| Ladung (e-Einheiten) | +1 | 0 | −1 |
| Masse (kg) | 1,673×10⁻²⁷ | 1,675×10⁻²⁷ | 9,109×10⁻³¹ |
| Masse (atom. Einh.) | 1,0073 u | 1,0087 u | 0,000549 u |
| Position im Atom | Kern | Kern | Orbitalwolke |
| Quark-Zusammensetzung | uud | udd | Keine (fundamental) |
| Stabilität (frei) | Stabil | ~10 min HWZ | Stabil |
Atomstruktur ist keine reine Schulchemie — sie steckt hinter Technologien und Naturphänomenen, denen Sie täglich begegnen.
Die Nuklearmedizin verwendet radioaktive Isotope (Radionuklide) sowohl zur Bildgebung als auch zur Behandlung. Iod-131 behandelt Schilddrüsenkrebs, weil die Schilddrüse Iod konzentriert. Technetium-99m, das am häufigsten verwendete medizinische Isotop, verfolgt den Blutfluss bei Herz- und Knochenscans. PET-Scans verwenden Fluor-18 an Glucose, um aktives Gewebe sichtbar zu machen. Jedes Isotop wird nach seiner spezifischen Halbwertszeit und Zerfallseigenschaft ausgewählt.
Geologen datieren Gesteine mit Uran-235/238 (Millionen bis Milliarden Jahre), Kalium-40 (Vulkangestein, ~1,25 Milliarden Jahre Halbwertszeit) und Kohlenstoff-14 (organische Reste unter 50.000 Jahre). Die Mathematik ist einfach: Verhältnis von Mutter- zu Tochterisotop messen, dann mit der bekannten Zerfallsrate die verstrichene Zeit berechnen. So wissen wir, dass die Erde 4,54 Milliarden Jahre alt ist.
Kraftwerksreaktoren spalten Uran-235 (oder Plutonium-239), um Energie freizusetzen. Ein typisches Kernkraftwerk verwendet Brennstoff, der von 0,7% U-235 (natürlich) auf etwa 3-5% U-235 angereichert ist. Waffen erfordern ~90% Anreicherung. Warum der Unterschied? Weil die Kettenreaktion genügend U-235-Neutronen benötigt, um schnelle Spaltung aufrechtzuerhalten. Das Neutron-zu-Proton-Verhältnis in schweren Isotopen macht einige spaltbar und andere nicht.
Jede chemische Bindung, jede Arzneimittelwechselwirkung und jeder biologische Prozess läuft auf die Elektronenkonfiguration hinaus. Natrium gibt ein Elektron an Chlor ab, um Speisesalz zu bilden. Kohlenstoffs 4 Valenzelektronen ermöglichen komplexe Moleküle — die Basis allen bekannten Lebens. Edelgase (volle Außenschalen) binden mit nichts, weshalb Helium-Ballons reines Helium bleiben. Die Konfiguration sagt Ihnen, was ein Element tun wird und was nicht.
Bevor Sie irgendetwas zählen, isolieren Sie drei Zahlen aus dem Problem: Ordnungszahl Z (definiert das Element), Massenzahl A (definiert das Isotop) und Ladung q (definiert den Ionenzustand). Sobald Sie diese drei haben, geben die Formeln p = Z, n = A − Z, e = Z − q jede Antwort. Die meisten Fehler kommen vom Überspringen dieses Schritts und dem Versuch, direkt aus einer verwirrenden Problemstellung zu zählen.
Wenn ein Problem 'Chlor-Atommasse = 35,45' ohne Angabe eines Isotops gibt, runden Sie auf 35, um die Massenzahl des dominanten Isotops zu erhalten. Natürliches Chlor ist also typischerweise ³⁵Cl (17 Protonen, 18 Neutronen). Versuchen Sie nicht, 35,45 direkt als Massenzahl zu verwenden — das ergibt eine nicht-ganzzahlige Neutronenzahl, was für ein einzelnes Atom unmöglich ist.
Zwei Spezies sind isoelektronisch, wenn sie die gleiche Elektronenzahl haben. Na⁺, Mg²⁺, Al³⁺, F⁻, O²⁻ und N³⁻ haben alle 10 Elektronen (wie neutrales Ne). Sie haben ähnliches Elektronenverhalten, aber unterschiedliche Kerne. Probleme bitten oft, diese zu vergleichen — die mit mehr Protonen sind kleiner (ziehen Elektronen enger an). Zu wissen, dass alle diese die Neon-Konfiguration haben, hilft.
Die Standard-Aufbau-Reihenfolge funktioniert für ~93 der ersten 100 Elemente, aber Chrom und Kupfer haben berühmte Ausnahmen: Cr ist [Ar] 3d⁵ 4s¹ (nicht 3d⁴ 4s²) und Cu ist [Ar] 3d¹⁰ 4s¹ (nicht 3d⁹ 4s²). Halbgefüllte und voll gefüllte d-Unterschalen haben zusätzliche Stabilität. Ähnliche Ausnahmen treten bei Mo, Ag und einigen anderen auf. Wenn Sie die 'vorhergesagte' Konfiguration für eines davon schreiben und Ihre Antwort nicht passt, liegt das wahrscheinlich daran.
Eisen als 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁶ 4s² zu schreiben ist korrekt, aber unhandlich. Die Edelgasform [Ar] 3d⁶ 4s² ist äquivalent und schneller zu schreiben/lesen, weil jeder weiß, was 'Argons Konfiguration' bedeutet. Höhere-Z-Elemente profitieren noch mehr davon — Uran ausgeschrieben ist eine lange Zeile; [Rn] 5f³ 6d¹ 7s² ist viel sauberer. Beide Formen sind in Prüfungen akzeptabel, sofern nicht anders angegeben.
Ordnungszahl Z (Protonen, definiert Element) und Massenzahl A (Protonen + Neutronen, definiert Isotop) sind unterschiedlich. Ein Periodensystem zeigt Z über jedem Symbol; die Massenzahl ist Teil der Isotopen-Notation (¹²C). Das durchschnittliche Atomgewicht dort einzusetzen, wo die Massenzahl hingehört, ergibt nicht-ganzzahlige Neutronenzahlen, was für ein einzelnes Atom unsinnig ist.
Die Formel e = Z − q ist signiert. Eine +1-Ladung bedeutet ein Elektron VERLOREN, also subtrahieren Sie eine positive Zahl → weniger Elektronen. Eine −1-Ladung bedeutet eines GEWONNEN, also Subtraktion einer negativen → mehr Elektronen. Häufiger Fehler: Cl⁻ hat 17 − 1 = 16 Elektronen (FALSCH). Es ist 17 − (−1) = 18 Elektronen. Auf die Vorzeichen achten.
Eisen hat Z = 26, aber Eisen(III)-Ion Fe³⁺ hat 26 − 3 = 23 Elektronen, nicht 26. Das Element gibt Ihnen die Protonenzahl (konstant) und die maximale neutrale Elektronenzahl. Die tatsächliche Elektronenzahl hängt vom Ionenzustand ab. Wenn ein Problem 'Fe³⁺' sagt, ist die +3 Information, keine Dekoration — verwenden Sie sie.
Kohlenstoff-12 und Kohlenstoff-14 sind beide Kohlenstoff — gleiche Chemie, gleicher Platz im Periodensystem, gleiches Z. Sie unterscheiden sich nur in der Neutronenzahl, was die Kernstabilität und Masse beeinflusst, nicht das chemische Verhalten. Probleme stellen manchmal Fallen, indem sie fragen 'welcher hat mehr Elektronen, C-12 oder C-14?' Antwort: gleich — beide sind Kohlenstoff, also haben beide 6 Elektronen im neutralen Zustand.
Cr als [Ar] 3d⁴ 4s² vorherzusagen ist falsch — der korrekte Grundzustand ist [Ar] 3d⁵ 4s¹, weil die halbgefüllte d-Schale stabiler ist. Cu ist ähnlich: nicht [Ar] 3d⁹ 4s², sondern [Ar] 3d¹⁰ 4s¹. Diese Ausnahmen bringen Prüfungsersteller und Studenten gleichermaßen zu Fall. Lernen Sie mindestens Cr und Cu; die anderen (Mo, Ag usw.) folgen demselben Muster.
Ein Atom ist eine einzelne Einheit eines Elements (ein Kern mit seinen Elektronen). Ein Molekül besteht aus zwei oder mehr Atomen, die durch chemische Bindungen zusammengehalten werden. Wasserstoffgas H₂ ist ein Molekül aus zwei Wasserstoffatomen; Wasser H₂O ist ein Molekül aus zwei Wasserstoffen und einem Sauerstoff. Einige Elemente existieren natürlich als Einzelatome (Edelgase: He, Ne, Ar) und andere als Moleküle (O₂, N₂, Cl₂ usw.). 'Atom' ist immer ein Kern; 'Molekül' sind mehrere gebundene Atome.
Atome erhalten Ladung durch Gewinn oder Verlust von Elektronen während chemischer Wechselwirkungen. Die Protonenzahl im Kern ist fest — es erfordert kernphysikalische Energie, sie zu ändern. Aber Elektronen sitzen in den äußeren Bereichen und können beim chemischen Binden relativ leicht hinzugefügt oder entfernt werden. Metalle neigen dazu, Elektronen zu verlieren (bilden Kationen); Nichtmetalle neigen dazu, sie zu gewinnen (bilden Anionen). Der Antrieb kommt davon, einer Edelgas-Elektronenkonfiguration näher zu kommen, was energetisch günstig ist.
Protonen und Neutronen werden von der starken Kernkraft zusammengehalten, die nur über sehr kurze Distanzen wirkt (einige Femtometer). Sie ist auf diesen Distanzen viel stärker als die elektromagnetische Abstoßung, sodass sie die elektrische Abstoßung zwischen positiven Protonen überwindet. Elektronen sind durch elektromagnetische Anziehung an den Kern gebunden, die viel schwächer ist, daher umkreisen Elektronen in Abständen, die etwa 100.000-mal so groß sind wie der Kerndurchmesser. Das Atom besteht hauptsächlich aus leerem Raum — wäre ein Kern eine Murmel, wären die nächsten Elektronen über einen Kilometer entfernt.
Ja — das ist ein Kation, ein positiv geladenes Ion. Natrium verliert ein Elektron und wird zu Na⁺ (11 Protonen, 10 Elektronen). Calcium verliert zwei und wird zu Ca²⁺ (20 Protonen, 18 Elektronen). Die maximale positive Ladung, die ein Atom haben kann, ist dadurch begrenzt, wie viel Energie es erfordert, jedes weitere Elektron abzureißen — irgendwann benötigt man mehr Energie, als irgendein chemischer Prozess liefern kann. In Sternen können Atome bis auf die meisten oder alle Elektronen ausgezogen werden (zu hochgeladenen Ionen oder sogar nackten Kernen).
Derzeit ist Oganesson (Og, Z = 118) das schwerste Element mit einem bestätigten Namen. Es ist ein synthetisches Edelgas, das einzeln in Teilchenbeschleunigern durch Beschuss von Californium-249 mit Calcium-48 hergestellt wird. Jedes Atom von Oganesson existiert weniger als eine Millisekunde, bevor es zerfällt. Nach den Elementen 119 und 120 wird aktiv gesucht; ihre Entdeckung würde das Periodensystem auf eine neue Zeile erweitern. Es gibt eine theoretische 'Insel der Stabilität' um Z = 114–120, wo einige Isotope viel langlebiger sein könnten als die bisher hergestellten synthetischen Elemente.
Ein Orbital ist eine 3D-Region um den Kern, in der ein Elektron wahrscheinlich zu finden ist — typischerweise das Volumen, das etwa 90% der Wahrscheinlichkeit enthält, das Elektron zu finden. Orbitale haben Formen: s-Orbitale sind kugelförmig, p-Orbitale hantelförmig, d-Orbitale haben vierlappige Kleeblattformen, und f-Orbitale sind noch komplexer. Jedes Orbital kann bis zu 2 Elektronen aufnehmen (mit entgegengesetzten Spins, gemäß dem Pauli-Ausschlussprinzip). Die Anzahl und Art der gefüllten Orbitale in einem Atom IST seine Elektronenkonfiguration.
Die Anzahl der Protonen in einem Atom entspricht immer seiner Ordnungszahl (Z). Kohlenstoff hat die Ordnungszahl 6, also hat jedes Kohlenstoffatom genau 6 Protonen. Die Ordnungszahl definiert das Element — ändern Sie die Protonenzahl, haben Sie ein anderes Element. Sie finden Z auf jedem Periodensystem; es ist die kleine Ganzzahl über jedem Elementsymbol.
Subtrahieren Sie die Ordnungszahl (Z) von der Massenzahl (A): Neutronen = A − Z. Zum Beispiel hat Kohlenstoff-14 die Massenzahl 14 und Ordnungszahl 6, also 14 − 6 = 8 Neutronen. Die Massenzahl ist die ganzzahlige Summe von Protonen + Neutronen, nicht das Standard-Atomgewicht (das ein gewichteter Durchschnitt aller natürlichen Isotope ist). Wenn Ihr Problem ein Standard-Atomgewicht angibt, runden Sie auf die nächste Ganzzahl, um die typische Massenzahl zu erhalten.
Ein neutrales Atom hat genauso viele Elektronen wie Protonen — entsprechend der Ordnungszahl. Kohlenstoff (Z = 6) hat 6 Elektronen im neutralen Zustand. Bei Ionen subtrahieren Sie die Ladung von der Protonenzahl: ein Natrium-Ion Na⁺ hat 11 − 1 = 10 Elektronen (es verlor ein Elektron, was eine Netto-Ladung von +1 ergibt). Ein Chlorid-Ion Cl⁻ hat 17 − (−1) = 18 Elektronen (es gewann eines).
Die Elektronenkonfiguration beschreibt, wie Elektronen auf atomare Orbitale (Schalen und Unterschalen) verteilt sind, nach dem Aufbauprinzip. Für Kohlenstoff: 1s² 2s² 2p². Die Notation liest sich als: 2 Elektronen in der 1s-Unterschale, 2 in 2s und 2 in 2p — insgesamt 6 Elektronen. Bei schwereren Elementen kürzen wir innere Schalen mit dem vorherigen Edelgas ab, z. B. [Ar] 4s² für Calcium bedeutet 'alle Elektronen von Argon plus 2 in 4s'. Die Konfiguration sagt etwas über das chemische Verhalten aus — die äußeren Elektronen bestimmen die Bindung.
Massenzahl (A) ist eine ganze Zahl: die Gesamtzahl der Protonen + Neutronen in einem bestimmten Isotop. Atomgewicht (auch Standardatomgewicht) ist ein gewichteter Durchschnitt aller natürlich vorkommenden Isotope eines Elements und ist normalerweise keine ganze Zahl. Beispiel: Chlor hat Atomgewicht 35,45, weil natürliches Chlor zu etwa 76% ³⁵Cl (Massenzahl 35) und 24% ³⁷Cl (Massenzahl 37) ist. Ein einzelnes Chloratom hat immer eine ganzzahlige Massenzahl — entweder 35 oder 37, niemals 35,45.
Nein. Isotope sind verschiedene Versionen desselben Elements, die sich nur in der Neutronenzahl unterscheiden. Sie haben dieselbe Anzahl Protonen (also dieselbe Ordnungszahl), denselben Platz im Periodensystem und dasselbe chemische Verhalten. Sie unterscheiden sich in Masse und Kernstabilität, sodass einige Isotope stabil und andere radioaktiv sind. Kohlenstoff-12 und Kohlenstoff-14 sind beide Kohlenstoff — sie reagieren chemisch gleich, aber C-14 ist radioaktiv und C-12 nicht.
Das Aufbauprinzip sagt voraus, dass Elektronen Orbitale in der Reihenfolge zunehmender Energie füllen: 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, ... Aber zwei Konfigurationen sind besonders stabil: halbgefüllte und voll gefüllte d-Unterschalen. Daher 'borgt' sich Chrom (Z = 24) ein Elektron vom 4s zum 3d, um die Konfiguration [Ar] 3d⁵ 4s¹ zu erhalten (statt der vorhergesagten 3d⁴ 4s²). Kupfer (Z = 29) macht dasselbe für die voll gefüllte d-Schale: [Ar] 3d¹⁰ 4s¹. Diese Ausnahmen werden in fortgeschrittenen Chemiekursen behandelt.
Ja. Der Rechner deckt alle 118 anerkannten Elemente mit IUPAC-2021-Atomgewichten und Standardelektronenkonfigurationen (mit allen üblichen Aufbau-Ausnahmen) ab. Er ist für Mittelschule durch Chemie an der Universität, Allgemeine Chemie 1, AP Chemie und IB Chemie geeignet. Für nuklearphysikalische Arbeiten benötigen Sie möglicherweise präzisere isotopenspezifische Massen (CODATA atomare Massenauswertung) statt der hier verwendeten Standardatomgewichte. Für jeden anderen Zweck ist die Genauigkeit weit über dem Bedarf eines Schülers oder Studenten.
Alle Standardatomgewichte in diesem Rechner stammen aus der IUPAC-Tabelle der Standardatomgewichte 2021, dem internationalen Standard der IUPAC-Kommission für Isotopenhäufigkeiten und Atomgewichte (CIAAW). Massenzahlen für Standardisotope verwenden das häufigste natürlich vorkommende Isotop, falls eines dominiert, oder das langlebigste Isotop für synthetische Elemente (Z ≥ 84 im Allgemeinen). Elektronenkonfigurationen folgen der Standard-Aufbau-Reihenfolge im Grundzustand mit den bekannten Ausnahmen (Cr, Cu, Mo, Pd, Ag, Au, Pt, La, Ce, Gd, Lu, Ac, Th, Pa, U, Np, Cm). Perioden- und Gruppenplatzierungen entsprechen dem modernen 18-Spalten-IUPAC-Layout; Lanthanoide und Actinoide werden als 'keine Gruppe' angezeigt, da sie nicht sauber in die 1–18-Hauptnummerierung passen. Teilchenmassen sind CODATA-2018-Empfehlungswerte.