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Massenzahl und Ordnungszahl: Was ist der Unterschied?
Markiert in einem echten Lehrbuchabsatz. Erklärt von Clicked.
Im Satz verwendet
University Course Reader · STEM
Carbon-14 has the same atomic number as carbon-12 but a mass number of 14, so it is heavier and radioactive.
Der Leser markierte ein Wort in einem Lehrbuchabschnitt. Clicked hat das Konzept „atomic number“ verständlich aufgeschlüsselt:
In drei Stufen erklärt
Gleiche Fakten, anderer Vibe — Slang-Modus 😎
Die Clicked-Methode
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Overview
Die Ordnungszahl ist die Zahl der Protonen eines Atoms, und die bestimmt, welches Element das Atom ist. Ein Atom mit sechs Protonen ist Kohlenstoff, jedes Mal. Die Massenzahl ist Protonen plus Neutronen, und sie misst die Masse dieses einen Atoms. Neutronen können variieren, ohne das Element zu ändern. Kohlenstoff-12 hat sechs Protonen und sechs Neutronen, Kohlenstoff-14 hat sechs Protonen und acht, und beide sind Kohlenstoff. Die Ordnungszahl sagt, was es ist; die Massenzahl sagt, wie viel Masse es hat.
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Overview
Die Ordnungszahl ist die Protonenzahl, und sie sagt dir, welches Element du hast. Sechs davon, und es ist Kohlenstoff, ohne Ausnahme. Die Massenzahl zählt Protonen und Neutronen zusammen und sagt, wie viel Materie dieses eine Atom enthält. Füge ein Neutron hinzu, und es ist immer noch dasselbe Element, nur schwerer. Kohlenstoff-12 und Kohlenstoff-14 sind beide Kohlenstoff; der zweite trägt zwei Neutronen mehr, und das ist der ganze Unterschied. Dasselbe Element mit verschiedenen Massen, das ist ein Isotop. 😎
Die Kurzfassung — oft reicht sie schon.
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Detail
Die Ordnungszahl ist die Zahl der Protonen in einem Atom, und die bestimmt, welches Element das Atom ist. Ein Atom mit sechs Protonen ist Kohlenstoff; gib ihm ein siebtes, und es ist Stickstoff. Die Massenzahl ist Protonen plus Neutronen, und sie misst die Masse dieses bestimmten Atoms. Die Zahl der Neutronen spielt keine Rolle dafür, welches Element ein Atom ist, und sie kann variieren. Kohlenstoff-12 hat sechs Protonen und sechs Neutronen, Kohlenstoff-14 hat sechs Protonen und acht, und beide sind Kohlenstoff; solche Atome heißen Isotope. Zieh die Ordnungszahl von der Massenzahl ab, und du hast die Neutronen, für Kohlenstoff-14 also acht. Die beiden Zahlen sind für verschiedene Dinge wichtig. Protonen bestimmen, wie viele Elektronen ein Atom trägt, und es sind die Elektronen, die an chemischen Reaktionen teilnehmen, also regiert die Ordnungszahl die Chemie. Kohlenstoff-12 und Kohlenstoff-14 verhalten sich in einer chemischen Reaktion gleich. Neutronen ändern, was der Kern selbst tut, also ist die Massenzahl die Zahl, die Kohlenstoff-14, der zerfällt, von Kohlenstoff-12 trennt, der stabil ist. Die Zahl mit Nachkommastellen im Periodensystem, 12,011 für Kohlenstoff, ist eine dritte Größe. Sie ist keine Massenzahl irgendeines Atoms, sondern der Mittelwert der Massenzahlen der in der Natur vorkommenden Kohlenstoffatome, gewichtet danach, wie häufig jedes Isotop ist. Eine Massenzahl ist eine ganze Zahl, weil sie Teilchen in einem Atom zählt.
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Detail
Die Ordnungszahl ist die Protonenzahl und die Massenzahl ist Protonen plus Neutronen. Sechs Protonen ergeben Kohlenstoff und sieben Stickstoff, und ein Proton mehr macht aus dem ersten das zweite. Neutronen haben beim Element keine Stimme, aber sie tun zwei Dinge: Sie fügen Masse hinzu, und sie legen fest, ob der Kern hält oder auseinanderfällt. Ein Atom kann ein Neutron gewinnen oder verlieren und bleiben, was es war. Kohlenstoff kommt als Kohlenstoff-12 und Kohlenstoff-14. Beide haben sechs Protonen, einer hat sechs Neutronen und der andere acht, und beide zählen als Kohlenstoff. Isotope ist das Wort dafür. Massenzahl minus Ordnungszahl ergibt die Neutronen, und daher kommen die acht des Kohlenstoff-14. Warum zwei Zahlen behalten? Weil sie verschiedene Aufgaben haben. Chemie läuft über Elektronen, und ein Atom ohne Ladung trägt je Proton ein Elektron, also legt die Protonenzahl fest, wie das Atom reagiert. Kohlenstoff-12 und Kohlenstoff-14 brennen gleich und binden gleich. Neutronen arbeiten stattdessen am Kern, und der Kern von Kohlenstoff-14 fällt über Jahrtausende auseinander, während der von Kohlenstoff-12 das nie tut, und das ist die Grundlage der Radiokarbondatierung. Und die 12,011 im Periodensystem? Das ist die Massenzahl keines Atoms. Diese Zahl mittelt allen Kohlenstoff der Welt, das meiste davon Kohlenstoff-12 mit einer Prise der schwereren Sorten. Ganze Zahlen zählen Teilchen; die Dezimalzahl ist ein Durchschnitt. 😎
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Analogy
Ein Golf ist ein Golf, welche Variante es auch ist, kleiner Motor oder großer, Reserverad oder keins, und die Varianten wiegen unterschiedlich viel. Der Modellname steht für die Ordnungszahl, denn er legt fest, was das Auto ist, und jeder Golf teilt ihn, so wie jedes Kohlenstoffatom sechs Protonen teilt. Das Gewicht einer bestimmten Variante steht für die Massenzahl. Die Varianten selbst stehen für die Isotope, ein Auto in mehreren Gewichten, so wie Kohlenstoff-12 und Kohlenstoff-14 ein Element in zwei Massen sind. Bilde den Durchschnitt aus dem Gewicht aller Golfs auf der Straße, und du bekommst eine Zahl, die kein einziger Golf wiegt, und diese Zahl ist die mit den Nachkommastellen im Periodensystem.
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Analogy
Dieselbe Jeans gibt es in Größe 30 und in Größe 40, und die beiden wiegen auf der Waage im Laden unterschiedlich viel. Jede Hose mit dieser Artikelnummer ist dieselbe Jeans, also ist die Nummer auf dem Etikett hier die Ordnungszahl, so wie sechs Protonen Kohlenstoff sind. Das Gewicht einer Hose ist eine Massenzahl; die Reihe der Größen an der Stange ist die Reihe der Isotope, eine Jeans in mehreren Gewichten. Wieg jede Hose an der Stange und mittle sie, und keine einzige Hose wiegt das; die Dezimalzahl im Periodensystem ist so eine Art Durchschnitt. 😎
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Formale Definition — Derselbe Begriff, wie er sonst erklärt wird
Die Ordnungszahl (Z) ist die Zahl der Protonen im Kern eines Atoms; sie kennzeichnet das Element und ist in einem neutralen Atom gleich der Zahl der Elektronen. Die Massenzahl (A) ist die Gesamtzahl von Protonen und Neutronen im Kern, sodass die Neutronenzahl A minus Z ist. Atome mit gleicher Ordnungszahl, aber verschiedener Massenzahl sind Isotope desselben Elements; sie teilen das chemische Verhalten, das von der Elektronenkonfiguration bestimmt wird, unterscheiden sich aber in Kerneigenschaften wie der Stabilität. In der Nuklidschreibweise steht die Massenzahl hochgestellt und die Ordnungszahl tiefgestellt links vom Elementsymbol. Die Massenzahl ist für ein gegebenes Nuklid ganzzahlig und zu unterscheiden von der relativen Atommasse im Periodensystem, die ein gewichteter Mittelwert über die natürlich vorkommenden Isotope ist.
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