Wir haben gesehen, dass man mit 3 Bausteinen ca. 200 Elementarteilchen unterscheiden kann. Die drei wurden zu höchst verschiedenen Zeiten entdeckt:

Betrachten wir nach unseren Überlegungen zur Hülle jetzt einmal den Atomkern. Die Anzahl der Kernbausteine Protonen und Neutronen werden unter dem Begriff 'Nukleonen' (lat. Kern), die der Protonen allein als Ordnungszahl zusammengefasst. Die Ordnungszahl sagt also nichts über die Anzahl der Neutronen aus.

Sie bestimmen die Einordnung aller Elemente in das Periodensystem, wobei gleiche Protonen- bei unterschiedlicher Neutronenzahl (Isotope) nicht berücksichtigt werden. Nur beim Wasserstoff haben sie verschiedene Namen, wie z.B. Deuterium mit einem zusätzlichen Neutron im Kern. Übrigens schreibt man die Anzahl der Nukleonen oben links und die Ordnungszahl unten links vor das Symbol des Elements.

Natürlich ändert sich das Gewicht des Atomkerns, das im Grunde das ganze Atomgewicht ausmacht, bei keinem anderen Element so sehr wie beim (schweren) Wasserstoff, wo es sich beim Deuterium verdoppelt. Der Anteil von Isotopen am insgesamt vorkommenden Wasserstoff liegt bei ca. 0,01 Prozent. Der ist bei anderen Isotopen höher, z.B. 1,1 Prozent bei den Kohlenstoff-Isotopen.

Man kann offensichtlich die Neutronen als für den Zusammenhalt des Atomkerns verantwortlich machen, da man sich z.B. so ihr völliges Fehlen bei nur einem Proton des Wasserstoffs erklärt. Interessant ist, wie sich die Anzahl der Neutronen bei steigender Ordnungszahl gestaltet, bis 20 etwa Gleichstand und dann bis auf das etwa 1,6-fache ansteigend. Auch das würde diese Theorie stützen.

Dagegen spricht die elektrische Neutralität und damit die wohl ungehemmte Wirkung auf die weit entfernte Atomhülle. Auch geht man inzwischen von einiger Bewegung im Atomkern aus, Geschwindigkeiten von ca. 60.000 km/s, wobei eben keine solche Fülle an freiem Raum vorhanden ist wie in und zwischen den Elektronenschalen.

Und trotzdem geht alles gut bis einschließlich Element 83 (Bismut), darüber beginnt die sogenannte Radioaktivität. Mit dieser eigenartigen Bezeichnung benennt man den Zerfall größerer Atomkerne, ausgerechnet so lange, bis keines der Einzelteile größer ist als Elemente bis zu dieser Ordnungszahl. Solche Vorgänge sind keineswegs zufällig, sondern verlaufen nach ganz bestimmten 'Drehbüchern'.

Der Begriff 'Mol' stammt von 'moles' (lat.) ab und steht für eine bestimmte Anzahl. Er stammt von Amedeo Avogadro (1776-1856). Der will sich vermutlich besser vorstellen können, wie groß die bis dato bekannten kleinsten Teilchen sind, und zwar nicht nur ungefähr, sondern exakt. So entsteht die sogenannte Avogadro'sche Zahl (Avogadro-Konstante).

Worauf bezieht man diese Zahl, natürlich auf das Element mit der kleinsten Atommasse, den Wasserstoff. Es gibt sie übrigens in zwei Ausführungen.

Teilt man 1 Gramm durch diese Zahl, dann entsteht dadurch die bekanntere Anzahl von Teilchen in einem Gramm.

Und da alle Atommassen (siehe oben) mit geringen Abweichungen ein ganzzahliges Vielfaches der vom Wasserstoff sind, kann man jetzt die Anzahl von Teilchen in allen Atomen bestimmen. Als SI-Einheit hat man sich schließlich auf ein Isotop vom Kohlenstoff mit 6 Neutronen geeinigt. Davon muss man jetzt ein Zwölftel nehmen und ist wieder mit ganz leichter Abweichung bei der Avogadro-Konstante.

Welches Volumen hat 1 Gramm Wasserstoff?
M = 2,01588 g/mol
m = 1g
n = m/M = 1 g/2,01588 g/mol = 0,496 mol

Das molare Volumen V_m ist bei allen Gasen stets gleich. Es beträgt bei 0°C und 1.013 hPa 22,73 Liter/mol.
V = n * V_m = 0,496 mol * 22,73 Liter/mol = 11,274 Liter
(etwas mehr als der Inhalt eines normalen Eimers)