Die Masse von Atomen I musstewissen Chemie
musstewissen Chemie
https://www.youtube.com/watch?v=xQaafi2zLik

Transkript (automatisch erstellt)

0:00 Wie viel wiegen eigentlich Atome? Finden wir es heraus!
0:09 Ich bin nicht grade ein Riese, aber stellt euch mal vor,
0:12 ich würde auf die Größe einer Ameise zusammenschrumpfen. Das ist 300-mal kleiner, als ich bin.
0:19 Könnt ihr mich noch sehen? So weit kein Problem, denn eine Ameise ist für unser Auge noch gut erkennbar.
0:26 Aber wenn wir jetzt noch weiter schrumpfen, können wir bald nichts mehr sehen.
0:30 Bakterien sind zum Beispiel schon so winzig, dass wir sie mit bloßem Auge nicht mehr sehen können.
0:37 Eine Bakterie ist in etwa 5000-fach kleiner als eine Ameise. Von der Bakterie zum Atom, das ist noch mal ein Riesenschritt.
0:46 Die Bakterie müsste jetzt nochmals um das 20.000-Fache verkleinert werden, dann wären wir beim Atom angekommen.
0:55 20.000-fach kleiner als eine Bakterie, 100-Millionen-fach kleiner als eine Ameise,
1:01 und 30-Milliarden-fach kleiner als ich. Das kann man sich gar nicht vorstellen, oder?
1:06 Versuchen wir es mal so: Nehmen wir eine Stecknadel. Jetzt schauen wir nur auf den Stecknadelkopf.
1:12 Allein in den passen 100 Trillionen Eisenatome. Das ist eine 1 mit 20 Nullen dahinter.
1:21 Würde man beispielsweise die Eisenatome auf einem Faden zu einer Kette auffädeln,
1:26 käme eine Kettenlänge von 20 Millionen Kilometer raus. Diese Kette könnte man mehr als 50 Mal
1:33 zwischen Erde und Mond hin- und herspannen. Die Annahme, dass alle Materie dieser Welt aus kleinsten unteilbaren Teilchen,
1:42 den Atomen, aufgebaut ist, gibt es schon lange. Das sagte schon der griechische Naturphilosoph Demokrit
1:48 erstmals 400 vor Christus. Doch gesehen hat er ein solches Atom natürlich nie.
1:53 Das geht erst seit 1980. Der deutsche Physiker Gerd Binnig und der Schweizer Physiker Heinrich Rohrer
2:01 erfanden damals das sogenannte Rastertunnelmikroskop. 1986 bekamen sie dafür den Nobelpreis in Physik.
2:09 Seitdem kann man Atome sichtbar machen. Wer klein ist, wiegt natürlich auch wenig.
2:14 Und so ist es bei Atomen auch. Sie sind nicht nur winzig, sondern ihre Masse ist auch unglaublich klein.
2:19 So klein, dass man sie auf keiner normalen Waage wiegen kann. Ein Wasserstoffatom hat zum Beispiel eine Masse von 0,00000...
2:29 Das dauert mir zu lange, es sind 23 Nullen, bevor die 1 kommt. Das Atommodell von John Dalton
2:35 haben wir euch schon einmal in einem Video gezeigt. Das könnt ihr euch noch mal hier anschauen:
2:40 John Dalton hat ja schon Atommassen bestimmt. Nicht direkt, sondern in einem Vergleichsverfahren, also relativ.
2:47 Er verglich die Massen vieler Atome mit der Masse eines Wasserstoffatoms. Dem Wasserstoffatom gab er willkürlich den Wert 1.
2:55 So war das Wasserstoffatom sein Bezugspunkt. Seit 1961 gibt es einen neuen Bezugspunkt.
3:03 Es ist das Kohlenstoffisotop C-12 mit dem Wert 12. Man nimmt als atomare Masseneinheit aber nicht das ganze Kohlenstoffatom,
3:13 sondern den zwölften Teil davon. Stellt euch vor, diese Orange wäre ein Kohlenstoffatom.
3:19 Wenn ich die Orange in 12 gleiche Teile zerschneide, dann habe ich ein Bruchstück,
3:25 das man beim Kohlenstoffatom als die atomare Masseneinheit u definiert. u kommt von "unified mass unit", was so viel heißt wie einheitliche Masseneinheit.
3:37 u ist also nichts anderes als eine Masseneinheit. Warum geben wir aber Atome und Moleküle
3:43 nicht einfach in Gramm oder Milligramm an? Na ja, wir geben das Gewicht einer Ameise ja auch nicht in Tonnen an.
3:50 Und wir sagen auch nicht, ein Tag hat 86.400 Sekunden, sondern 24 Stunden. Die Einheit, sei es eine Zeiteinheit oder Längeneinheit
4:00 oder, wie in unserem Fall, eine Gewichtseinheit, muss in der Größenordnung zu dem Objekt passen, welches sie beschreibt.
4:07 Sonst müssten wir jedes Mal, wenn wir von Massen von Atomen oder Molekülen sprechen,
4:12 immer so Sachen sagen wie 0,00000 und so weiter. Das wäre ziemlich unpraktisch.
4:17 Also stattdessen u. Ein H-Atom hat auf der u-Skala eine Masse von 1,0079 u
4:25 und ein Sauerstoffatom von 15,9994 u. Da u genauso wie Gramm eine Masseneinheit ist,
4:33 kann man u auch in Gramm umrechnen und andersrum. Genau wie ihr Pfund in Kilogramm umrechnen könnt
4:39 oder Kilogramm in Tonnen. Dazu braucht ihr einen Faktor,
4:43 in unserem Fall ist dieser Faktor eine Zahl von 6,022 mal 10²³. Dieser Faktor ist übrigens der Zahlenwert der sogenannten Avogadro-Konstante.
4:56 Zu ihr werden wir später in anderen Videos noch mehr hören. Und woher wissen wir jetzt, wie schwer jedes Atom ist?
5:03 Tja, das verrät uns, wie so oft, unser bester Freund, das Periodensystem. In jeder Elementtafel steht in der Ecke die Atommasse in u.
5:13 So könnt ihr jetzt ganz einfach die Masse eines Wassermoleküls ausrechnen. Ich überschlage mal: Die Masse von einem H₂O-Molekül
5:20 ist zweimal die Atommasse von Wasserstoff, das sind gerundet 1 u, plus die Atommasse von Sauerstoff, das ist gerundet 16 u, ergibt zusammen 18 u.
5:31 So schwer ist also ein einziges Wassermolekül. Und jetzt nur spaßeshalber:
5:40 Das können wir ausrechnen, indem wir: Dann komm gerundet in Gramm raus:
5:53 Ein Wassermolekül wiegt also: So viel zu der Masse von Atomen und Molekülen und der Masseneinheit u.
6:09 Wenn es euch gefallen hat, freu ich mich über einen Damen nach oben. Wenn ihr noch mehr über Atome und vieles mehr erfahren wollt,
6:16 dann gerne auch abonnieren. Bis bald. Untertitel im Auftrag des ZDF für funk, 2017