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Aufgabenblock — AFB II
Zehn Aufgaben, bei denen du Wissen verknüpfst: Messdaten auswerten, Isotopenanteile berechnen, Elemente aus Steckbriefen bestimmen — mit gestuften Tipps, wenn du nicht weiterkommst.
A1
Die Atommasse von Chlor
AFB IINatürliches Chlor besteht zu 75,8 % aus ³⁵Cl und zu 24,2 % aus ³⁷Cl.
a) Berechne die mittlere Atommasse von Chlor (Isotopenmassen ≈ Massenzahlen in u). b) Gib die Neutronenzahl von ³⁷Cl an (Z = 17).
u
Ansatz: Gewichteter Mittelwert: jede Isotopenmasse mit ihrem Anteil (als Dezimalzahl) multiplizieren und addieren. N = A − Z.
Rechenweg: 0,758 · 35 u = 26,53 u; 0,242 · 37 u = 8,954 u; Summe 35,484 u. N = 37 − 17.
Lösung: a) ≈ 35,48 u b) 20
Vollständige Lösung
m = 0,758 · 35 u + 0,242 · 37 u = 26,53 u + 8,95 u ≈ 35,48 u ≈ 35,5 u — das ist der Wert im PSE. ³⁷Cl hat N = 37 − 17 = 20 Neutronen. Hinweis: Der einfache Mittelwert (35 + 37) : 2 = 36 u ist falsch, weil ³⁵Cl viel häufiger ist.
A2
Isotopenanteile beim Bor
AFB IIBor hat die mittlere Atommasse 10,8 u und besteht nur aus den Isotopen ¹⁰B und ¹¹B.
Ermittle die Anteile beider Isotope in Prozent.
%
%
Ansatz: Anteil von ¹¹B = x, Anteil von ¹⁰B = 1 − x. Ansatz: 10 · (1 − x) + 11 · x = 10,8.
Rechenweg: 10 − 10x + 11x = 10,8 → 10 + x = 10,8 → x = 0,8.
Lösung: ¹¹B 80 %, ¹⁰B 20 %
Vollständige Lösung
Mit x als Anteil von ¹¹B: 10 · (1 − x) + 11 · x = 10,8 ⇒ x = 0,8. Also 80 % ¹¹B und 20 % ¹⁰B. Probe: 0,2 · 10 u + 0,8 · 11 u = 2 u + 8,8 u = 10,8 u. Hinweis: Die mittlere Atommasse liegt immer näher am häufigeren Isotop.
A3
Ein unbekanntes Element
AFB IIFür ein Element X aus der 3. Periode wurden diese Ionisierungsenergien gemessen:
| Elektron | 1. | 2. | 3. | 4. | 5. |
|---|---|---|---|---|---|
| IE kJ/mol | 578 | 1817 | 2745 | 11 577 | 14 842 |
Ordne X anhand der Daten im PSE ein: Hauptgruppe, Ordnungszahl und Elementsymbol.
Ansatz: Suche den größten Sprung zwischen zwei aufeinanderfolgenden Werten. Die Elektronen vor dem Sprung sind die Valenzelektronen.
Rechenweg: Von 2745 auf 11 577 kJ/mol (mehr als das Vierfache): Sprung nach dem 3. Elektron → 3 Valenzelektronen, III. Hauptgruppe. In der 3. Periode: 2 · 8 · 3 = 13 Elektronen.
Lösung: III. Hauptgruppe, Z = 13, Aluminium (Al)
Vollständige Lösung
Der Sprung von 2745 kJ/mol auf 11 577 kJ/mol zeigt: Nach drei Elektronen ist die Außenschale leer, das vierte kommt aus der vollen 2. Schale. X hat 3 Valenzelektronen → III. Hauptgruppe. 3. Periode: Elektronenverteilung 2 · 8 · 3, also Z = 13: Aluminium.