# Eigenschaften subatomarer Teilchen

> For AI agents: use [llms.txt](https://nakafa.com/llms.txt) for the site index. Markdown versions are available by appending `.md` to content URLs or sending `Accept: text/markdown`.

URL: https://nakafa.com/de/faecher/chemie/atombau/eigenschaften-subatomarer-teilchen
Source: https://raw.githubusercontent.com/nakafaai/aksara/16d6b8e869d1a277313c65bbfc4b4a83efe77a46/packages/corpus/material/lesson/chemistry/structure-matter/subatomic-particles-properties/de.mdx

Ladung, Masse und Aufenthaltsbereich von Protonen, Neutronen und Elektronen vergleichen und damit Atomsymbole sicher lesen.

---

## Drei Eigenschaften zum Lesen

Wir kennen bereits die drei Teilchen, aus denen Atome bestehen: **Protonen**, **Neutronen** und **Elektronen**. Jetzt geht es nicht mehr darum, „wer sie entdeckt hat“, sondern darum, **welche Eigenschaften sie auszeichnen**.

Drei Eigenschaften sind für einfache Atommodelle besonders wichtig:

- **Ladung**, das elektrische Vorzeichen des Teilchens
- **Masse**, wie viel das Teilchen zur Atommasse beiträgt
- **Aufenthaltsbereich**, der Bereich des Atoms, in dem sich das Teilchen befindet

OpenStax fasst Ladung, Masse und Aufenthaltsbereich der Teilchen im Abschnitt [Properties of Subatomic Particles](https://openstax.org/books/chemistry-atoms-first-2e/pages/2-3-atomic-structure-and-symbolism) zusammen.

Präzisere Konstanten stehen im [CODATA 2022 Wall Chart von NIST](https://physics.nist.gov/cuu/pdf/wall_2022.pdf).

## Teilcheneigenschaften im Modell

Wechsle unten zwischen den drei Eigenschaften. Achte zuerst auf das jeweilige Muster: Ablenkungsrichtung, Massenvergleich und Aufenthaltsbereich im Atom.

Component: SubatomicParticlePropertiesLab
Props:
- title: Karte der Eigenschaften subatomarer Teilchen
- description: Eine gemeinsame Darstellung für Ladung, Masse und Aufenthaltsbereich von
Protonen, Neutronen und Elektronen.
- labels: {
chooseMode: "Teilcheneigenschaft auswählen",
scene: {
electron: "Elektron",
electronRegion: "Elektronenregion",
negativePlate: (
<>
Negative Elektrode $$-$$
</>
),
neutron: "Neutron",
nucleus: "Kern",
positivePlate: (
<>
Positive Elektrode $$+$$
</>
),
proton: "Proton",
},
modes: {
charge: {
tab: "Ladung",
summary: (
<>
Protonen sind positiv, Elektronen negativ und Neutronen neutral. In
einem elektrischen Feld bestimmt das Ladungsvorzeichen die Richtung
der Ablenkung.
</>
),
facts: [
{ label: "Proton", value: $$+1$$ },
{ label: "Neutron", value: $$0$$ },
{ label: "Elektron", value: $$-1$$ },
],
},
mass: {
tab: "Masse",
summary: (
<>
Protonen und Neutronen haben nahezu dieselbe Masse. Der Balken für
Elektronen ist vergrößert, weil Elektronen sehr viel leichter sind.
</>
),
facts: [
{ label: "Proton", value: $$1{,}0073\\ \\text{u}$$ },
{ label: "Neutron", value: $$1{,}0087\\ \\text{u}$$ },
{ label: "Elektron", value: $$0{,}00055\\ \\text{u}$$ },
],
},
location: {
tab: "Aufenthaltsbereich",
summary: (
<>
Protonen und Neutronen befinden sich im Kern. Elektronen halten sich
im Raum um den Kern auf, nicht auf festen Bahnen wie Züge auf Schienen.
</>
),
facts: [
{ label: "Kern", value: ... [truncated; 1339 chars]
  Visible text: {
chooseMode: "Teilcheneigenschaft auswählen",
scene: {
electron: "Elektron",
electronRegion: "Elektronenregion",
negativePlate: (
<>
Negative Elektrode 
</>
),
neutron: "Neutron",
nucleus: "Kern",
positivePlate: (
<>
Positive Elektrode 
</>
),
proton: "Proton",
},
modes: {
charge: {
tab: "Ladung",
summary: (
<>
Protonen sind positiv, Elektronen negativ und Neutronen neutral. In
einem elektrischen Feld bestimmt das Ladungsvorzeichen die Richtung
der Ablenkung.
</>
),
facts: [
{ label: "Proton", value: },
{ label: "Neutron", value: },
{ label: "Elektron", value: },
],
},
mass: {
tab: "Masse",
summary: (
<>
Protonen und Neutronen haben nahezu dieselbe Masse. Der Balken für
Elektronen ist vergrößert, weil Elektronen sehr viel leichter sind.
</>
),
facts: [
{ label: "Proton", value: },
{ label: "Neutron", value: },
{ label: "Elektron", value: },
],
},
location: {
tab: "Aufenthaltsbereich",
summary: (
<>
Protonen und Neutronen befinden sich im Kern. Elektronen halten sich
im Raum um den Kern auf, nicht auf festen Bahnen wie Züge auf Schienen.
</>
),
facts: [
{ label: "Kern", value: ... [truncated; 1339 chars]

## Die Ladung bestimmt die Ablenkungsrichtung

Elektrische Ladung kann als „Wechselwirkungszeichen“ eines Teilchens gelesen werden. Ein Proton ist positiv, ein Elektron negativ und ein Neutron hat keine Gesamtladung.

Proton und Elektron haben die gleiche Ladungsgröße, aber entgegengesetzte Vorzeichen:

```math
e = 1{,}602176634 \times 10^{-19}\ \text{C}
```

Das bedeutet:

- Ein Proton hat die Ladung $$+e$$
- Ein Elektron hat die Ladung $$-e$$
- Ein Neutron hat die Ladung $$0$$

Visible text: - Ein Proton hat die Ladung 
- Ein Elektron hat die Ladung 
- Ein Neutron hat die Ladung

In einem elektrischen Feld spürt ein geladenes Teilchen eine Kraft. Die Kurzfassung lautet:

```math
F = qE
```

Das Symbol $$q$$ steht für die Teilchenladung, $$E$$ für das elektrische Feld. Bei positivem $$q$$ zeigt die Kraft in Feldrichtung, bei negativem $$q$$ in die Gegenrichtung. Für $$q = 0$$ wird das Teilchen in diesem einfachen Modell nicht abgelenkt.

Visible text: Das Symbol steht für die Teilchenladung, für das elektrische Feld. Bei positivem zeigt die Kraft in Feldrichtung, bei negativem in die Gegenrichtung. Für wird das Teilchen in diesem einfachen Modell nicht abgelenkt.

Ein elektrisches Feld lässt sich mit Wind vergleichen, den nur geladene Objekte spüren. Protonen und Elektronen erfahren einen Schub in entgegengesetzte Richtungen. Ein neutrales Neutron bewegt sich in diesem einfachen Bild gerade weiter.

## Die Masse beeinflusst die Bewegungsänderung

Subatomare Teilchenmassen sind winzig, daher verwenden wir oft die **einheitliche Atommasseneinheit**, geschrieben als $$\text{u}$$. Sie wird aus der Masse eines $${}^{12}_{6}\mathrm{C}$$-Atoms definiert.

Visible text: Subatomare Teilchenmassen sind winzig, daher verwenden wir oft die **einheitliche Atommasseneinheit**, geschrieben als . Sie wird aus der Masse eines -Atoms definiert.

| Teilchen | Relative Ladung | Relative Masse | Absolute Masse | Hauptbereich |
| :------- | :-------------- | :------------ | :------------ | :------------ |
| Proton | $$+1$$ | $$1{,}0073\ \text{u}$$ | $$1{,}67262 \times 10^{-24}\ \text{g}$$ | Kern |
| Neutron | $$0$$ | $$1{,}0087\ \text{u}$$ | $$1{,}67493 \times 10^{-24}\ \text{g}$$ | Kern |
| Elektron | $$-1$$ | $$0{,}00055\ \text{u}$$ | $$9{,}10939 \times 10^{-28}\ \text{g}$$ | Raum um den Kern |

Visible text: | Teilchen | Relative Ladung | Relative Masse | Absolute Masse | Hauptbereich |
| :------- | :-------------- | :------------ | :------------ | :------------ |
| Proton | | | | Kern |
| Neutron | | | | Kern |
| Elektron | | | | Raum um den Kern |

Die Tabelle zeigt zwei wichtige Ideen. Erstens sind Protonen und Neutronen fast gleich schwer. Zweitens sind Elektronen im Vergleich zu Protonen und Neutronen extrem leicht.

Ein einfacher Vergleich ist:

```math
\frac{m_p}{m_e} \approx 1836
```

Ein Proton hat also ungefähr die gleiche Masse wie $$1836$$ Elektronen. Deshalb stammt fast die gesamte Atommasse vom Kern und nicht von den Elektronen.

Visible text: Ein Proton hat also ungefähr die gleiche Masse wie Elektronen. Deshalb stammt fast die gesamte Atommasse vom Kern und nicht von den Elektronen.

Erhalten zwei Gegenstände denselben Stoß, ändert ein Tennisball seine Bewegung leichter als eine Bowlingkugel. Der Vergleich bezieht sich nur auf die Masse, nicht auf die Form eines Teilchens. Weil ein Elektron viel leichter ist, verändert eine Kraft seine Bewegung stärker als die eines Protons.

## Der Aufenthaltsbereich prägt die Rolle

Der Aufenthaltsbereich eines Teilchens hängt mit seiner chemischen Rolle zusammen.

| Teilchen | Aufenthaltsbereich | Typische Rolle in der Chemie |
| :------- | :------- | :--------- |
| Proton | Kern | Bestimmt die Elementidentität. |
| Neutron | Kern | Fügt Masse hinzu und unterscheidet Isotope. |
| Elektron | Raum um den Kern | Beeinflusst stark Reaktionen und Ionenbildung. |

Die Anzahl der Protonen bestimmt das Element. Ein Atom mit $$6$$ Protonen ist beispielsweise Kohlenstoff. Wenn sich die Neutronenzahl ändert, ist das Element immer noch Kohlenstoff, aber das Isotop ist ein anderes. Ändert sich die Elektronenzahl, wird das Atom zum Ion.

Visible text: Die Anzahl der Protonen bestimmt das Element. Ein Atom mit Protonen ist beispielsweise Kohlenstoff. Wenn sich die Neutronenzahl ändert, ist das Element immer noch Kohlenstoff, aber das Isotop ist ein anderes. Ändert sich die Elektronenzahl, wird das Atom zum Ion.

Bei einem neutralen Atom ist die Anzahl der Protonen und Elektronen gleich:

```math
\text{neutrales Atom} \Rightarrow p^+ = e^-
```

Die Gleichung sagt nicht, dass Protonen und Elektronen dieselbe Masse besitzen. Sie sagt nur, dass sich positive und negative Gesamtladung ausgleichen.

## Bereit für Atomsymbole

Atomsymbole verwenden drei wichtige Informationen. Auf der Seite [Atomsymbole](./atomsymbol) stehen sie rund um das Elementsymbol. Die Teilcheneigenschaften zeigen, wie diese Angaben zu lesen sind:

- die Anzahl der Protonen wird als **Ordnungszahl** gelesen
- die Anzahl der Protonen plus Neutronen wird als **Massenzahl** gelesen
- die Differenz zwischen Protonen und Elektronen wird als **Ionenladung** gelesen

Die Tabelle sollte nicht als Sammlung einzelner Zahlen im Gedächtnis bleiben. Entscheidend ist der Zusammenhang: **Protonen bestimmen die Identität**, **Neutronen tragen zur Masse bei** und **Elektronen bestimmen die äußere Ladung des Atoms**.