Was ist die atomare Masseneinheit [u] und wie groß ist sie in kg?
Die atomare Masseneinheit [u] ist definiert als der zwölfte Teil der Masse des Kohlenstoffisotops 12C
Sie beträgt:
1u = 1,6605 (1,7) * 10_27 kg
Welche Teilchen befinden sich im Atomkern?
Im Atomkern (Nukleus) befinden sich Protonen und Neutronen (auch Nukleonen genannt).
Sie bestimmen die Masse des Atoms
Wie ist ein Atom nach dem Bohrschen Modell aufgebaut?
Ein Atom besteht aus:
•einem kleinen, massereichen Kern mit Protonen und Neutronen
•einer großen, leichten Hülle mit Elektronen auf diskreten Bahnen (Schalen)
Welche Ladung und Masse hat ein Elektron?
•Ladung: -1e
•Masse:
- 9,1 *10-31 kg
- oder 0,00055 u
Mit welcher Formel berechnet man die Energie eines Photons?
Mit der Formel:
E = h *f
• E : Photonenergie
• h : Plancksches Wirkungsquantum (6,6*10-34Js)
• f : Frequenz der Strahlung
Welche Kraft ist für elektromagnetische Phänomene wie Induktion verantwortlich?
Die elektromagnetische Kraft, vermittelt durch Photonen – sie kombiniert die Coulombkraft mit magnetischen Effekten durch bewegte Ladungen
Was ist die Starke Wechselwirkung
Die starke Kernkraft wirkt zwischen Protonen und Neutronen im Atomkern.
•Sie ist etwa 100-mal stärker als die Coulombkraft.
•Sie hält den Atomkern zusammen, obwohl sich die positiv geladenen Protonen abstoßen würden.
Diese Kraft wirkt:
•Innerhalb der Nukleonen (Protonen & Neutronen – vermittelt durch Gluonen),
•und auch zwischen den Nukleonen (als sogenannte residuale starke Wechselwirkung).
Reichweite: Nur ca. 2,5 Femtometer (fm)
→ Außerhalb dieser Reichweite ist sie wirkungslos
Was ist die Coulombkraft ?
Die Coulombkraft (auch elektrostatische Kraft genannt) ist die Kraft, die zwischen elektrisch geladenen Teilchen
Gleichnamige Ladungen stoßen sich ab, ungleichnamige ziehen sich an.
🔸 Im Atom:
•Der positiv geladene Atomkern zieht die negativen Elektronen durch Coulombkraft an → hält sie in der Atomhülle.
•Die positiven Protonen im Kern stoßen sich ebenfalls durch Coulombkraft ab.
🔸 Problem: Coulombkraft würde den Kern eigentlich auseinanderreißen.
🔸 Lösung: Die starke Wechselwirkung hält den Kern zusammen, da sie viel stärker ist als die Coulombkraft.
🔸 Reichweite der Coulombkraft: unendlich, aber die Kraft nimmt mit dem Abstand zum Quadrat ab (1/r²)
Was beschreibt das Orbitalmodell?
Das Orbitalmodell beschreibt die Aufenthaltswahrscheinlichkeit von Elektronen in dreidimensionalen Räumen (Orbitalen) statt festen Bahnen.
→ Es ist das aktuell gültige Modell, wird aber oft durch das Bohrsche Modell ergänzt
Wie groß sind Atomkern und Atomhülle im Vergleich?
Atomkerndurchmesser: ca. 10-15m
•Atomdurchmesser: ca. 10-10m
→ Die Hülle ist etwa 100.000-mal größer als der Kern.
→ 99,9 % der Masse steckt im Kern
Was ist ein Ion?
Ein Atom mit ungleich Protonen und Elektronen ist ein Ion:
•Kation: mehr Protonen → positiv
•Anion: mehr Elektronen → negativ
Welche Eigenschaften hat ein Neutron?
•Ladung: neutral (0e)
•Masse: ca. 1u
•Teilchenart: Hadron (nicht elementar, besteht aus Quarks
Was passiert bei der Absorption eines Photons?
Ein Elektron springt von einer inneren auf eine äußere Bahn,
→ dabei wird Strahlung absorbiert, z. B. Licht oder andere Energie
Welche Isotope hat Kohlenstoff und worin unterscheiden sie sich?
Kohlenstoff hat hauptsächlich zwei stabile Isotope:
•C-12: 6 Protonen, 6 Neutronen (häufigstes Isotop)
•C-13: 6 Protonen, 7 Neutronen
Außerdem existiert das radioaktive Isotop:
•C-14: 6 Protonen, 8 Neutronen (zerfällt mit einer Halbwertszeit von ca. 5730 Jahren → Radiokarbonmethode)
→ Alle Isotope haben die gleiche Ordnungszahl (6), aber eine unterschiedliche Massenzahl
Welche sind die vier fundamentalen Wechselwirkungen der Physik?
1.Gravitation
2.Elektromagnetische Kraft (Coulombkraft)
3.Starke Wechselwirkung
4.Schwache Wechselwirkung
Welche Eigenschaften hat ein Proton?
•Ladung: +1e
•Masse: ca. 1u
•Teilchenart: Hadron (nicht elementar, besteht aus Quarks
Was versteht man unter Isotopen?
Isotope sind Atome eines Elements mit gleicher Protonenzahl, aber unterschiedlicher Neutronenzahl.
→ Sie unterscheiden sich in der Massenzahl, nicht in der chemischen Eigenschaft
Wie ist die Ordnung der Atome im Periodensystem definiert und welche Rolle spielen Massenzahl, Ordnungszahl und Neutronenzahl?
Die Ordnungszahl Z (auch Kernladungszahl) gibt die Anzahl der Protonen im Atomkern an.
🔹 Da Atome elektrisch neutral sind, entspricht Z auch der Anzahl der Elektronen in der Hülle.
🔹 Die Neutronenzahl N gibt die Anzahl der Neutronen im Kern an.
🔹 Die Massenzahl A ist die Summe aus Protonen und Neutronen:
📌 A = Z + N
🔹 Die Massenzahl ist ein ganzzahliges Vielfaches der Protonenmasse, da Protonen und Neutronen annähernd gleich schwer sind.
🔹 Im Periodensystem sind die Elemente nach steigender Ordnungszahl Z geordnet.
📍 Schreibweise:
Massenzahl
A
Z Elementsymbol → z. B.:
¹²
⁶ C (Kohlenstoff mit 6 Protonen, 6 Neutronen
Wieviele isotope hat wasserstoff
3 : Wasserstoff, Deuterium, Tritium
Was passiert bei der Emission eines Photons?
Ein Elektron springt von einer äußeren auf eine innere Bahn,
→ dabei wird elektromagnetische Strahlung (Photon) emittiert.
Was ist die Elementarladung und wie groß ist sie?
Die Elementarladung e ist die kleinste frei existierende elektrische Ladung und eine Naturkonstante.
Sie beträgt e = 1,602 * 10-19C
Diese Ladung besitzen z. B. ein Proton (+1e) oder ein Elektron (-1e)
Neutron (0)
Was ist die Schwache Wechselwirkung
Diese Kraft ist zuständig für Umwandlungen von Teilchen (z. B. Neutron → Proton).
•Kraft Vermittelt durch Teilchen : W±- und Z⁰-Bosonen
•Reichweite: ca. 0,09 fm
•Beispiel: β⁻-Zerfall (radioaktiver Zerfall)
→Proton zerfällt in Neutron, Elektron und Antineutrino.
oder Kernfusion und Kernzerfällen
Diese Kraft ist sehr kurzreichweitig und nur in Kernreaktionen relevant
Was ist die Gravitation und wie stark ist sie im Vergleich zu den anderen Grundkräften
Die Gravitationskraft wirkt zwischen allen Körpern mit Masse.
•Sie ist immer anziehend.
•Hat eine unendliche Reichweite.
•Wird mit wachsender Entfernung exponentiell schwächer (∝ 1/r²).
Im Alltag wirkt sie z. B. zwischen der Erde und einem Apfel – im Atom jedoch kaum messbar, da sie extrem schwach ist
Was versteht man unter einem Quantensprung?
Ein Quantensprung (elektronischer Übergang) ist der Übergang eines Elektrons zwischen zwei Energieniveaus (Schalen) unter Absorption oder Emission eines Photons
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