Atomkern

Atome sind die Grundbausteine der Materie. Man kann sich ein Atom wie ein riesiges Fußballstadion vorstellen, in dem der Atomkern nur die Größe einer Erbse im Mittelpunkt hat, aber fast die gesamte Masse des Stadions in sich vereint. Der Rest des Raums, die Atomhülle, ist nahezu leer und wird von den Elektronen besetzt.

Der Atomkern besteht aus zwei Arten von Nukleonen (Kernteilchen): den positiv geladenen Protonen und den elektrisch neutralen Neutronen. Die Anzahl der Protonen im Kern ist entscheidend, da sie die Ordnungszahl (Kernladungszahl) definiert. Diese Zahl bestimmt die Identität eines Elements – jedes Kohlenstoffatom hat beispielsweise immer genau sechs Protonen.

Neutronen tragen zur Stabilität des Kerns bei. Da sich die positiv geladenen Protonen gegenseitig abstoßen würden, wirken Neutronen wie ein 'nuklearer Kleber', der den Kern zusammenhält. Die Summe aus Protonen und Neutronen ergibt die Massenzahl, welche die schwere Masse des Atoms repräsentiert.

In der Atomhülle befinden sich die Elektronen. Diese sind negativ geladen und besitzen eine Masse, die etwa 1836-mal kleiner ist als die eines Protons. Aufgrund dieser geringen Masse wird ihr Beitrag zum Gesamtgewicht eines Atoms in der Regel vernachlässigt.

Ein Atom ist im Grundzustand elektrisch neutral, was bedeutet, dass die Anzahl der Protonen (positive Ladungen) exakt der Anzahl der Elektronen (negative Ladungen) entspricht. Wenn dieses Gleichgewicht durch Aufnahme oder Abgabe von Elektronen gestört wird, entsteht ein geladenes Teilchen, das wir als Ion bezeichnen.

Atome eines Elements, die zwar die gleiche Anzahl an Protonen, aber eine unterschiedliche Anzahl an Neutronen besitzen, nennt man Isotope. Sie verhalten sich chemisch fast identisch, unterscheiden sich jedoch in ihrer physikalischen Masse. Ein bekanntes Beispiel ist der Wasserstoff, der in Form von Deuterium ein zusätzliches Neutron im Kern tragen kann.