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Aufbau des Atomkerns

Definition und Formel: Aufbau des Atomkerns

Beispiel Übungsaufgabe: Isotope

 

 

Definition und Formel: Aufbau des Atomkerns

Merke
  • Der Atomkern befindet sich im Zentrum des Atoms und besteht aus Protonen und Neutronen, zusammen als Nukleonen bezeichnet. Obwohl er $10.000-100.000$ kleiner als die Elektronenhülle ist, konzentriert er mehr als $99,99\%$ der Masse des Elementes.
  • Protonen:
    • elektrisch positiv geladen
    • entsprechen der Ordnungszahl/Kernladungszahl
    • bindet über Coulombkraft negativ geladene Elektronen
    • neutrales Atom: Protonenanzahl = Elektronenanzahl
    • positive geladenes Ion: $Protonenanzahl \gt Elektronenanzahl$
    • negativ geladenes Ion: $Protonenanzahl \lt Elektronenanzahl$
  • Aufgrund der gleichen ihrer gleichen Ladung stoßen sich die Protonen voneinander ab: Coulombkraft. Die Kernkraft verhindert ein Auseinanderfliegen des Atomkernes. Sie ist größer als die Coulombkraft, ihre Reichweite ist sehr kurz und auf den Durchmesser des Atomkerns beschränkt und sorgt dafür, dass keine beliebig großen Kerne möglich sind.
  • Neutronen:
    • elektrisch nicht geladen
    • für Stabilität/Instabilität des Kernes entscheidend (Radioaktivität)
  • Es existiert kein Modell, welches den Kern und seinen Wechselwirkungen komplett beschreibt. Die Gebräuchlichsten sind:
    Tröpfchenmodell:
    • Atomkern = Tröpfchen einer geladenen Flüssigkeit
    • Gehört zu den Modellen der starken Wechselwirkungen
    • Zur Erklärung der Kernspaltung
    Schalenmodell:
    • Quantenmechanische Betrachtung
    • Keine Berücksichtigung der Wechselwirkungen zwischen den Nukleonen
      $\quad\rightarrow\quad$Unabhängige–Teilchen–Modell
    • Zur Erklärung der unterschiedlichen stabilen Zustände des Kerns
  • Isotope: Nuklide mit gleicher Ordnungszahl aber unterschiedlich vielen Neutronen
  • Isomere: Nuklide mit gleich vielen Protonen und Neutronen aber unterschiedlichen inneren Anregungszuständen

 

 

Beispiel Übungsaufgabe: Isotope

Beispiel

Gesucht ist die Zahl der Protonen und Neutronen von drei Isotopen des Magnesiums:

  • $^{24}_{12}Mg$

  • $^{25}_{12}Mg$

  • $^{26}_{12}Mg$

 

Lösung

  • 12 Protonen und 12 Neutronen
  • 12 Protonen und 13 Neutronen
  • 12 Protonen und 14 Neutronen

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