Protonenzahl

Protonenzahl, im Deutschen auch Kernladungszahl genannt, bezeichnet die Anzahl der Protonen im Kern eines Atoms. Sie ist eine fundamentale Eigenschaft des Atomkerns und bestimmt die Identität des Elements. Die Protonenzahl wird üblicherweise mit Z angegeben; Beispiele: Wasserstoff hat Z = 1, Kohlenstoff Z = 6, Uran Z = 92.

Im Periodensystem bestimmt Z die Position eines Elements. Die Eigenschaften eines Elements hängen stark von der Elektronenkonfiguration ab, die durch die Protonenzahl festgelegt wird. Bei neutralen Atomen entspricht die Zahl der Elektronen der Protonenzahl; in Ionen unterscheiden sich Elektronenzahl und Protonenzahl.

Verhältnis zur Massenzahl: Die Massenzahl A ist die Summe aus Protonen und Neutronen (A = Z + N). Isotope haben dieselbe Protonenzahl Z, aber verschiedene Neutronenzahlen N, wodurch sich Masse und einige Eigenschaften ändern, die chemische Identität bleibt jedoch durch Z bestimmt.

Historisch bedeutend: Die Protonenzahl wurde durch Henry Moseley im frühen 20. Jahrhundert über das charakteristische Röntgenspektrum etabliert. Moseleys Gesetz verbindet die Frequenzen der emittierten Röntgenstrahlen mit der Kernladungszahl Z, was eine eindeutige Zuordnung der Elemente und eine korrekte Reihenfolge im Periodensystem ermöglichte.

Bedeutung und Anwendungen: Z beeinflusst die Kernladung und damit die chemische und physikalische Reaktionseigenschaft eines Elements. In der Kern- und Teilchenphysik spielt die Protonenzahl eine zentrale Rolle für Stabilität, Bindungsenergie und die Struktur von Kernen. Sie dient als grundlegende Kennzahl zur Unterscheidung der Elemente und ihrer Isotope.