Unterschied zwischen Atom und Molekül - eine Erklärung

Das Atom - das Unzerschneidbare

Atome sind die Grundbausteine aller Materie, die Sie umgibt. Der Begriff kommt aus dem Griechischen und bedeutet "das Unzerschneidbare". Ein Atom ist der kleinste Baustein, in den sich Materie auf mechanischem oder chemischem Wege zerlegen lässt.

Ein Atom ist aus drei subatomaren Teilchen aufgebaut. Dies sind Protonen, Neutronen und Elektronen:

• Protonen sind positiv geladene Teilchen, die den Atomkern bilden. Die Anzahl der Protonen im Atomkern definiert das Element, z.B. hat ein Sauerstoff-Atom 8 Protonen in seinem Kern, ein Eisen-Atom 13.
• Neutronen sind ungeladene Teilchen. Sie sind etwa so groß wie Protonen und bilden mit ihnen zusammen den Atomkern.
• Elektronen sind negativ geladene Teilchen und sind um ein Vielfaches kleiner als Protonen und Neutronen. Sie befinden sich in der Atomhülle und umkreisen den Atomkern.
• Ein Atom besitzt genau so viele Elektronen wie Protonen, sodass es nach außen hin keine Ladung hat. Es können jedoch durch chemische oder physikalische Vorgänge Elektronen zugefügt oder entfernt werden. Die Atome haben dann eine Ladung (eine positive, wenn Elektronen entfernt wurden und eine negative, wenn Elektronen zugefügt wurden) und heißen Ionen.
• Die Anzahl der Neutronen in den Atomen kann variieren. Selbst Atome des gleichen Elements (also Atome mit der gleichen Protonen-Anzahl) können unterschiedlich viele Neutronen im Atomkern haben. Diese heißen dann Isotope. So gibt es zum Beispiel Wasserstoff-Atome mit zwei, einem oder gar keinem Neutron im Kern. Bei allen handelt es sich um Wasserstoff, nur sind sie unterschiedlich schwer.
• Die chemischen Eigenschaften eines Elements hängen von den Elektronen ab. Sie umkreisen den Atomkern in einer sehr großen Hülle. Stellt man sich den Atomkern als Kirschkern vor, so hat die Atomhülle einen Durchmesser von der Höhe des Kölner Doms. Die Atomhülle besteht aus mehreren Schalen, die um den Kern liegen. In jeder Schale dürfen sich maximal acht Elektronen aufhalten. Die Schalen werden von innen nach außen mit Elektronen gefüllt, und erst wenn eine innere Schale mit acht Elektronen belegt ist, wird die nächste aufgefüllt.

In der Atom- oder Elektronenhülle "läuft die Chemie ab". Über sie entstehen chemische Bindungen, durch die Moleküle entstehen.

Vom Atom zum Molekül - der Unterschied verständlich erläutert

• Wie im ersten Abschnitt bereits gesagt, kann eine Schale mit maximal acht Elektronen belegt sein. Atome sind dann am stabilsten, wenn ihre äußerste Schale mit eben diesen acht Elektronen belegt - das heißt gesättigt - ist. Diesen Zustand haben in der Natur aber nur die Edelgase. Man findet sie im Periodensystem der Elemente (PSE) ganz rechts. Deshalb wird dieser Zustand Edelgaskonfiguration genannt.
• Andere Elemente gehen, um die Edelgaskonfiguration ebenfalls zu erreichen, Bindungen ein. Sie finden ein weiteres Atom und verbinden ihre Hüllen, um ihre äußersten Elektronen (Valenzelektronen) miteinander zu teilen, sodass beide zusammen jeweils acht Valenzelektronen besitzen.
• Ein Beispiel: Ein Chlor-Atom besitzt sieben Valenzelektronen, d.h., es fehlt ihm ein weiteres zur Edelgaskonfiguration. Deshalb verbindet es sich mit einem weiteren Chlor-Atom: Beide Atome stellen ein Elektron zur Verfügung, die eine Bindung zwischen den beiden Atomen ausbilden. Ein Bindung besteht immer aus zwei Elektronen, die von den Bindungspartnern zur Verfügung gestellt werden. Die beiden Bindungselektronen gehören jetzt sozusagen beiden Atomen. Dann haben beide Chlor-Atome ihre eigenen sieben Elektronen plus dem zusätzlichen Bindungselektron des anderen Atoms, also 8 Valenzelektronen.

Die beiden Chlor-Atome sind nun fest verbunden und bilden eine Einheit: ein Molekül. Alle chemischen Einheiten, die aus mehreren Atomen bestehen, welche durch solche Bindungen (kovalente Bindungen) verbunden sind, heißen Molekül.

Weitere Beispiele:

• Ein Sauerstoff-Atom hat sechs Valenz-Elektronen, d.h., es fehlen ihm zwei zur Edelgaskonfiguration. Eine Bindung mit einem weiteren Sauerstoff-Atom reicht also nicht aus - dafür aber zwei. Beide Atome stellen jeweils zwei Elektronen für zwei Bindungen zur Verfügung. Es entsteht eine Doppelbindung im Sauerstoff-Molekül.
• Das Chlor-Atom von vorhin kann auch mit anderen Atomen eine Bindung eingehen, z.B. Wasserstoff. Bei dem entstehenden Molekül HCl handelt es sich um Chlorwasserstoff - in wässriger Lösung kennt man diesen Stoff als Salzsäure.
• Das Sauerstoff-Atom kann ebenfalls mit Wasserstoff eine Verbindung eingehen. Da ihm aber zwei Elektronen zur Edelgaskonfiguration fehlen, braucht es zwei Wasserstoff-Atome. Das Ergebnis ist H₂O - Wasser.

Alle Gase und Halbmetalle neigen zu kovalenten Bindungen, d.h., sie bilden Moleküle. Sie befinden sich in der rechten Hälfte des PSE. Metalle (in der linken Hälfte des PSE) bilden ionische Verbindungen, aus denen keine Moleküle entstehen, sondern Salze. Die einzigen Gase, die in der Natur nicht als Moleküle, sondern als einzelne Atome vorkommen, sind die Edelgase, da diese bereits die Edelgaskonfiguration besitzen.