Chemie-Arbeitsblatt _ _ Klasse _ _ _ Name __________________________________________________________________Datum _ _ ._ _._ _

 

Die atomare Masseneinheit u

 
Die atomare Masseneinheit u (engl.: _______________ __________ ___________ ) ist notwendig, weil die Masseneinheit Gramm zur Angabe der Atommassen ungeeignet ist. Ungeeignet ist sie, weil die Masse eines Atoms unvorstellbar klein ist:

m(1 Wasserstoffatom) = ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___ _____ g.

Das leichteste Atom aller Elemente ist das _________________________ . Also bekommt es die Masse m (1 Wasserstoffatom) = __ u.

Alle anderen Atome sind dann so und so vielmal schwerer als das Wasserstoffatom.

Das heißt: die Atommasse ist eine auf das Wasserstoffatom bezogene Masse, deswegen RELATIVE Atommasse!

Aus den Versuchen (Zerlegung von Wasser und Reaktion von Magnesium mit Salzsäure) ergaben sich Massenverhältnisse:

m(Wasserstoff) : m(Sauerstoff) = ___ : ____ und m(Wasserstoff) : m(Magnesium) = __ : ___

Bei der Zerlegung von Wasser ergab sich zusätzlich ein Volumenverhältnis V(Wasserstoff) : V(Sauerstoff) = ___: ___ .

Daraus folgt:    1 Sauerstoff-Atom ist ___ mal schwerer als ein Wasserstoffatom,

                        1 Magnesiumatom ist ___ mal schwerer als ein Wasserstoffatom.

Dann hat Sauerstoff die Atommasse von m(Sauerstoff) = ___ u und m (Magnesium) = ___ u.

Aus unter genaueren Bedingungen durchgeführten Experimenten hat sich ergeben:

m( 1 Sauerstoffatom) = ___ u und m (1 Magnesiumatom) = ___ u.

Daraus folgt: das Massenverhältnis m(1Magnesiumatom) : m(1 Sauerstoffatom) im Magnesiumoxid ist ___ : ____ !

Anwendung:

Das Massenverhältnis m(Sauerstoff) : m(Schwefel) im Schwefeloxid ist 1 : 2 .

Welche Atommasse hat dann m(1 Schwefelatom)? m(1 Schwefelatom) = ___ u

Das Massenverhältnis m(Kohlenstoff) : m(Sauerstoff) im Kohlenstoffoxid ist 3 : 4

Welche Atommasse hat dann m(1 Kohlenstoffatom)? m(1 Kohlenstoffatom) = ___ u

Das Massenverhältnis m(Kupfer) : m(Sauerstoff) im Kupferoxid ist 4 :1

Welche Atommasse hat dann m(1 Kupferatom)? m(1 Kupferatom) = ___ u

Das Massenverhältnis m(Zink) : m(Schwefel) im Zinksulfid ist 2 :1

Welche Atommasse hat dann m(1 Zinkatom)? m(1 Zinkatom) = ___ u

 

 

Lösungen:

in der Reihenfolge der Lücken:
engl.: atomic mass unit; m(Wasserstoff) = 0,000 000 000 000 000 000 000 00 166 g; Wasserstoffatom; m(1 Wasserstoffatom) = 1 u;

Massenverhältnis m(Wasserstoff) : m(Sauerstoff) = 1 : 8 und m(Wasserstoff) : m(Magnesium) = 1 : 12,3

Volumenverhältnis V(Wasserstoff) : V(Sauerstoff) = 2 : 1

daraus folgt zunächst:
1 Sauerstoff-Atom ist 8  mal schwerer als ein Wasserstoffatom, 1 Magnesiumatom ist 12,3 mal schwerer als ein Wasserstoffatom.

Und damit gilt:
Atommasse
von m(Sauerstoff) = 8 u und m (Magnesium) = 12,3 u.

Massenverhältnis m(1Magnesiumatom) : m(1 Sauerstoffatom) im Magnesiumoxid ist 12,3 : 16 ≈ 3 : 4

m(1 Schwefelatom) = 16 u

m(1 Kohlenstoffatom) = 12 u

m(1 Kupferatom) = 32 u

m(1 Zinkatom) = 32 u

Der Sinn dieser Übung ist, zu zeigen, dass Massenverhältnisse relativ sind, also auf eine bestimmte Größe bezogen werden. Die Bezugsgröße ist die Masse des Wasserstoffatoms mit m(1 H) = 1 u. Wenn sich nun für andere Elemente bestimmte Atommassen ergeben, so sagen diese nur aus, wie viel mal schwerer das betreffende Element in Bezug auf Wasserstoff ist - in dieser speziellen untersuchten Verbindung.

Erst aus den unterschiedlichen Ergebnissen für ein bestimmtes Element in Verbindung mit den Anzahlverhältnissen der Elemente in der Verbindung (bei Gasen sind das die Volumenverhältnisse) lassen sich die "wahren" Atommassen ermitteln. So ist es kein Wunder, dass im Laufe der Entdeckung und Ermittlung der Atommassen mindestens fünf verschiedene Bezugssysteme verwendet wurden, die aber alle an der Grundaussage nichts ändern: Die Atommasse eines Elements bezieht sich auf die Atommasse des leichtesten Elements und sagt aus, wie viel mal schwerer ein Atom dieser Sorte ist.

Bezieht man die Anzahlverhältnisse mit ein, die bei Gasen durch die Volumenverhältnisse wieder gegeben werden, so wird deutlich, dass bei einem Volumenverhältnis von Wasserstoff : Sauerstoff = 2 : 1 die Massenverhältnisse m(Wasserstoff) : m(Sauerstoff) = 1 : 16 sein müssen. Bei gleicher Teilchenzahl (Satz von Avogadro) ergeben sich dann M(Wasserstoff-Atom) = 1 u und M(Sauerstoff-Atom) = 16 u. Dann hat M(Magnesiumatom) = 24,3 u, m(Kohlenstoffatom) = 12 u und m(Schwefelatom) = 32 u.


update am: 10.03.17                                                                                                                                                                               zurück        zur Hauptseite