Kernphysikalische Grundlagen und Begriffe
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Weiterführende genauere Analysen zeigen ganz genau, dass der Kern selber aus Bestandteilen (Nukleonen) aufgebaut ist. Es handelt sich dabei um Protonen und Neutronen.
Ladung und Masse der Nukleonen
Das Proton ist positiv geladen; es trägt die Elementarladung $+e$. Hingegen ist das Neutron ein elektrisch neutrales Teilchen. Die Einführung folgender Bezeichnungen ist sinnvoll:
| Symbol | Beschreibung | Äquivalente Bedeutung |
| Z | Zahl der Protonen | Kernladungszahl/chem.: Ordnungszahl |
| N | Zahl der Neutronen | Neutronenzahl |
| A | Nukleonenzahl $A=N+Z$ | Massenzahl |
Ein Proton und ein Neutron haben ungefähr die gleiche Masse. Daraus folgt, dass die Masse $m$ des Atomkerns durch die Nukleonenzahl/Massenzahl $A$ bestimmt wird.
Hinweis
Vorsicht: Die Masse des Atomkerns ist i. allg. nicht einfach die Summe der Massen der einzelnen Nukleonen. Dies hängt mit der Kernbindungsenergie zusammen, die wir noch besprechen werden. Nur in Fällen, in denen die Kernmasse m nicht genauer als auf 1% angegeben werden kann, lässt sich die einfache Näherung machen.
Atomare Masse
In Näherung gilt also für die Kernmasse $m$ eines Kerns der Massenzahl $A$:
$m=A\cdot u$
Diese Formel lässt sich auch für die atomare Masse (Masse des gesamten Atoms) verwenden, weil die Elektronen im Vergleich zum Atomkern eine vernachlässigbare Masse haben. Es ist also der Kern, der nahezu die gesamte Masse des Atoms trägt.
$u$ ist hierbei die sogenannte atomare Masseneinheit. Man hat in kg umgerechnet folgende Beziehung:
$1 u=1,6605\cdot 10^{-27} kg$
1 u ist der zwölfte Teil der Masse eines Kohlenstoffatoms C 12. Umgekehrt bedeutet dies, dass ein Kohlenstoffatom (C 12) genau 12 u wiegt.
Nuklid & Isotop
Wir definieren und erläutern noch die Begriffe: Nuklid und Isotop.
Merke
Nuklid
Der Begriff Nuklid bezeichnet eine ganz bestimmte Kernart, die durch ihre Ordnungszahl $Z$ und Neutronenzahl $N$ beschrieben wird.
Für Nuklide wird die Notation $^{A}_{Z}X$ benutzt, wobei $X$ das chemische Element bezeichnet.
Beispiel
Sei ein Nuklid mit $Z=2$ und $N=2$ gegeben. Da die chemischen Elemente nach der Ordnungszahl geordnet sind, entnimmt man der Periodentafel, dass es sich um Helium (He) handelt. Die Massenzahl ist $A=Z+N=4$ und folglich die Nukliddarstellung: $^{4}_{2}He$
Es zeigt sich, dass es Nuklide gleicher Anzahl von Protonen (Ordnungszahl $Z$), aber verschiedener Massenzahlen $A$ und damit Neutronenzahlen $N$ gibt. Dies führt uns zum Begriff des Isotops.
Merke
Isotope
Nuklide gleicher Ordnungszahl $Z$, aber unterschiedlicher Massenzahl $A$, heißen Isotope.
Beispiel
Helium beispielsweise weist 4 Isotope auf. Diese sind:
$^{3}_2He$, $^4_2He$, $^6_2He$, $^8_2He$
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