Das lernst du: Du bestimmst Protonen-, Neutronen- und Elektronenzahlen, unterscheidest Atome von Ionen und nutzt Gruppen und Perioden zur Orientierung. Vorwissen: Stoffe und Teilchen.
Ein Atom ist nicht unteilbar
Stoffe bestehen aus Atomen oder aus Teilchen, die aus Atomen aufgebaut sind. Ein Atom besitzt einen sehr kleinen Kern und eine ausgedehnte Elektronenhülle. Im Kern sitzen Protonen und gewöhnlich auch Neutronen. Elektronen gehören zur Hülle. Fast die gesamte Masse des Atoms befindet sich im Kern.
| Teilchen | Elektrische Ladung | Ort |
|---|---|---|
| Proton | positiv (+1 Elementarladung) | Kern |
| Neutron | ungeladen | Kern |
| Elektron | negativ (−1 Elementarladung) | Hülle |
Ein neutrales Atom besitzt gleich viele Protonen und Elektronen. Die Ladungen gleichen sich aus. Die Protonenzahl legt fest, welches Element vorliegt. Jedes Atom mit sechs Protonen ist ein Kohlenstoffatom, jedes mit acht Protonen ein Sauerstoffatom.
Ordnungszahl und Massenzahl
Die Ordnungszahl Z ist die Protonenzahl. Bei einem neutralen Atom ist sie zugleich die Elektronenzahl. Die Massenzahl A zählt Protonen und Neutronen zusammen. Daher gilt: Neutronenzahl = A − Z.
Schalenbelegung im einfachen Modell: 2 | 8 | 1
11 Protonen (+)
12 Neutronen (neutral)
Beispiel: Natrium-23 besitzt Z = 11 und A = 23. Daraus folgen 11 Protonen, 23 − 11 = 12 Neutronen und – beim neutralen Atom – 11 Elektronen. Die Zahl hinter dem Elementnamen bezeichnet hier die Massenzahl.
Die meist nicht ganzzahlige Atommasse in einem Periodensystem ist etwas anderes: Sie berücksichtigt die Massen und Häufigkeiten der natürlich vorkommenden Isotope. Man darf sie nicht einfach mit der Massenzahl eines bestimmten Atoms gleichsetzen.
Isotope: gleiches Element, unterschiedliche Neutronenzahl
Kohlenstoff-12 und Kohlenstoff-14 besitzen beide sechs Protonen. Das erste hat sechs, das zweite acht Neutronen. Solche Atome heißen Isotope. Da ihre Protonenzahl gleich ist, gehören sie zum selben Element. Ihre Masse unterscheidet sich. Manche Isotope sind radioaktiv, andere stabil; „Isotop“ bedeutet nicht automatisch „radioaktiv“.
Das Schalenmodell – nützlich, aber vereinfacht
Im Schalenmodell werden Elektronen bestimmten Energieniveaus zugeordnet. Für die ersten 18 Elemente genügt als Einstieg die Besetzung 2 Elektronen in der ersten, bis zu 8 in der zweiten und bis zu 8 in der dritten Schale. So erhält man etwa Sauerstoff: 2 | 6; Natrium: 2 | 8 | 1; Chlor: 2 | 8 | 7.
Die Schalen sind keine festen Kreisbahnen wie bei Planeten. Das Modell erleichtert den Einstieg, beschreibt Elektronen aber nicht vollständig. Auch die Regel „acht Elektronen außen“ lässt sich nicht unverändert auf alle Elemente anwenden; schon Helium besitzt eine volle Außenschale mit zwei Elektronen.
Perioden und Gruppen lesen
| Im Periodensystem | Was du daran ablesen kannst |
|---|---|
| Ordnungszahl | Zahl der Protonen; zugleich Elektronenzahl beim neutralen Atom. |
| Periode = waagerechte Reihe | Im einfachen Schalenmodell die Zahl der besetzten Elektronenschalen des neutralen Atoms. |
| Hauptgruppe = bestimmte senkrechte Spalte | Ähnliche Zahl von Außenelektronen und dadurch oft ähnliche chemische Eigenschaften. |
| Gruppen 1 und 2 sowie 13 bis 18 | Die acht Hauptgruppen in der modernen Nummerierung. |
Bei Hauptgruppenelementen entsprechen die Gruppen 1 und 2 einem beziehungsweise zwei Außenelektronen; die Gruppen 13 bis 18 entsprechen drei bis acht. Helium ist die wichtige Ausnahme mit zwei. Natrium steht in Periode 3 und Gruppe 1: drei besetzte Schalen, ein Außenelektron.
Viele Metalle stehen links und in der Mitte, viele Nichtmetalle rechts. Edelgase stehen in Gruppe 18 und reagieren unter üblichen Bedingungen vergleichsweise wenig. Aus der Position lassen sich Zusammenhänge erkennen; genaue Stoffeigenschaften muss man dennoch kennen oder nachschlagen.
Wie aus Atomen Ionen werden
Verliert ein neutrales Atom Elektronen, wird es positiv geladen: ein Kation. Nimmt es Elektronen auf, wird es negativ geladen: ein Anion. Der Kern bleibt dabei unverändert.
| Teilchen | Protonen | Elektronen | Ladung |
|---|---|---|---|
| Na | 11 | 11 | 0 |
| Na⁺ | 11 | 10 | +1 |
| Cl | 17 | 17 | 0 |
| Cl⁻ | 17 | 18 | −1 |
Natrium kann ein Elektron abgeben, Chlor eines aufnehmen. Die entgegengesetzt geladenen Ionen ziehen sich an und bilden im Kochsalz ein Ionengitter. Bei Molekülen werden Atome hingegen durch gemeinsame Elektronenpaare verbunden. Beides sind Wege zu chemischen Bindungen; ein Kochsalzkristall besteht nicht aus einzelnen NaCl-Molekülen.
Üben: wissen, anwenden, erklären
- Ein neutrales Sauerstoff-16-Atom hat Z = 8. Wie viele Protonen, Neutronen und Elektronen besitzt es?
- Magnesium hat zwölf Protonen. Wie viele Elektronen besitzt Mg²⁺?
- Was haben Kohlenstoff-12 und Kohlenstoff-14 gemeinsam, was unterscheidet sie?
- Ein Element steht in Periode 3 und Gruppe 17. Wie lautet seine einfache Schalenbelegung?
- Wird ein Natriumatom durch die Abgabe eines Elektrons zu einem anderen Element?
Lösungen anzeigen
- 8 Protonen, 16 − 8 = 8 Neutronen und 8 Elektronen.
- 10 Elektronen. Das zweifach positive Ion besitzt zwei Elektronen weniger als Protonen.
- Beide haben sechs Protonen und gehören zum Element Kohlenstoff. Sie unterscheiden sich in der Neutronenzahl und damit in der Masse.
- 2 | 8 | 7. Gemeint ist Chlor mit 17 Elektronen im neutralen Atom.
- Nein. Es entsteht Na⁺. Erst eine Änderung der Protonenzahl würde die Elementsorte verändern.
Weiterlernen: Säuren, Basen und pH-Wert · Chemische Reaktionen · Chemie-Übersicht
Quellen und weiterführendes Wissen
- LEIFIchemie: Atombau und Periodensystem
- Royal Society of Chemistry: interaktives Periodensystem (englisch)
Grundwissen bis zur mittleren Reife · Stand: 18. Oktober 2026. Reihenfolge und Vertiefung können je nach Bundesland und Schule variieren.