Dieses Quiz als Battle spielen: Deutsch, Klasse 9-10, G-Niveau

Protonen, Neutronen und Elektronen - Chemie

Einleitung

Atome sind winzige Bausteine der Stoffe. Für den Chemieunterricht reicht zunächst ein vereinfachtes Modell: Ein Atom besitzt einen sehr kleinen Atomkern und eine große Atomhülle. Im Kern befinden sich Protonen und Neutronen. In der Hülle halten sich Elektronen auf. Diese drei Teilchen unterscheiden sich vor allem durch ihre Ladung, ihre Masse und ihren Aufenthaltsbereich.

Nach diesem aiMOOC kannst Du Protonen, Neutronen und Elektronen vergleichen, Angaben aus dem Periodensystem auswerten, einfache Teilchenzahlen berechnen sowie Isotope und Ionen unterscheiden.

Der Aufbau eines Atoms

Ein Atom ist nach außen elektrisch neutral, wenn es gleich viele Protonen wie Elektronen besitzt. Der Kern ist positiv geladen, weil dort Protonen sitzen. Neutronen tragen keine elektrische Ladung. Die negativ geladenen Elektronen bilden die Hülle.

Teilchen	Aufenthaltsbereich	Ladung	Masse im Schulmodell
Proton	Atomkern	positiv, $+ 1$	ungefähr $1 u$
Neutron	Atomkern	neutral, $0$	ungefähr $1 u$
Elektron	Atomhülle	negativ, $- 1$	ungefähr $\frac{1}{1836} u$

Die Einheit $u$ heißt atomare Masseneinheit. Weil Elektronen im Vergleich zu Protonen und Neutronen sehr leicht sind, steckt fast die gesamte Masse eines Atoms im Kern. Protonen und Neutronen werden gemeinsam auch Nukleonen genannt.

Protonen: Sie bestimmen das Element

Die Zahl der Protonen legt fest, zu welchem Element ein Atom gehört. Jedes Wasserstoffatom besitzt genau ein Proton, jedes Kohlenstoffatom sechs und jedes Sauerstoffatom acht. Ändert sich die Protonenzahl, entsteht ein anderes Element.

Die Protonenzahl ist die Ordnungszahl $Z$ :

$Z = p$

Dabei steht $p$ für die Zahl der Protonen. Das Periodensystem ist nach steigender Ordnungszahl geordnet.

Neutronen: Sie verändern die Masse

Neutronen sind ungeladen und befinden sich mit den Protonen im Kern. Sie tragen zur Masse und zur Stabilität des Atomkerns bei. Atome desselben Elements können unterschiedlich viele Neutronen besitzen. Solche Atomarten heißen Isotope.

Die Massenzahl $A$ ist die Summe aus Protonen und Neutronen:

$A = p + n$

Daraus folgt für die Neutronenzahl:

$n = A - Z$

Beispiel: Kohlenstoff-14 hat die Ordnungszahl $Z = 6$ und die Massenzahl $A = 14$ . Es besitzt daher $14 - 6 = 8$ Neutronen.

Die häufig als Dezimalzahl angegebene Atommasse im Periodensystem ist nicht automatisch die Massenzahl eines einzelnen Atoms. Sie berücksichtigt die natürlich vorkommenden Isotope eines Elements.

Elektronen: Sie prägen das chemische Verhalten

Elektronen sind negativ geladen und befinden sich in der Atomhülle. Im vereinfachten Schalenmodell werden sie auf Schalen angeordnet. Besonders wichtig sind die Elektronen der äußersten besetzten Schale. Sie heißen Valenzelektronen und beeinflussen, wie Atome chemische Bindungen eingehen.

Das Schalenmodell ist ein Lernmodell. Nach dem modernen quantenmechanischen Modell bewegen sich Elektronen nicht wie Planeten auf festen Kreisbahnen. Ihre Aufenthaltswahrscheinlichkeit wird als räumliche Elektronenwolke beschrieben.

Ordnungszahl, Massenzahl und Teilchenzahl

Mit zwei Angaben kannst Du viele Aufgaben zum Atombau lösen:

Größe	Bedeutung	Beziehung
Ordnungszahl $Z$	Zahl der Protonen	$Z = p$
Massenzahl $A$	Protonen plus Neutronen	$A = p + n$
Neutronenzahl $n$	Massenzahl minus Ordnungszahl	$n = A - Z$
Elektronenzahl $e$ im neutralen Atom	gleich der Protonenzahl	$e = Z$

Beispiel Natrium-23: Natrium hat die Ordnungszahl $11$ . Ein neutrales Natrium-23-Atom besitzt daher 11 Protonen, 12 Neutronen und 11 Elektronen.

Die Schreibweise für ein Nuklid kann so aussehen:

$_{Z}^{A} X$

$X$ steht für das Elementsymbol. Bei $_{11}^{23} N a$ ist also $A = 23$ und $Z = 11$ .

Isotope am Beispiel Wasserstoff

Alle Wasserstoffisotope besitzen ein Proton. Sie unterscheiden sich in der Zahl ihrer Neutronen.

Isotop	Protonen	Neutronen	Elektronen im neutralen Atom
Protium	1	0	1
Deuterium	1	1	1
Tritium	1	2	1

Isotope stehen am gleichen Platz im Periodensystem, weil ihre Protonenzahl gleich ist. Ihre Massenzahl ist jedoch verschieden. Manche Isotope sind stabil, andere sind radioaktiv.

Ionen: Wenn Elektronenzahlen nicht mehr gleich sind

Ein neutrales Atom hat gleich viele Protonen und Elektronen. Gibt ein Atom Elektronen ab oder nimmt es Elektronen auf, entsteht ein Ion.

Kation: Ein positiv geladenes Ion besitzt weniger Elektronen als Protonen.
Anion: Ein negativ geladenes Ion besitzt mehr Elektronen als Protonen.

Die Ladungszahl in Einheiten der Elementarladung lässt sich im einfachen Fall berechnen:

$q = p - e$

Ein Natrium-Ion ${N a}^{+}$ besitzt 11 Protonen und 10 Elektronen. Ein Chlorid-Ion ${C l}^{-}$ besitzt 17 Protonen und 18 Elektronen. Die Protonenzahl bleibt bei einer gewöhnlichen chemischen Reaktion unverändert; nur Elektronen werden übertragen oder gemeinsam genutzt.

Modell und Wirklichkeit

Bilder von Atomen sind Modelle. Sie vergrößern den Kern stark und zeigen Elektronen oft als Punkte oder Kugeln. In Wirklichkeit ist der Kern im Vergleich zum Atom extrem klein. Auch die Abstände und Größenverhältnisse sind in Schulzeichnungen nicht maßstabsgerecht.

Protonen und Neutronen sind außerdem aus noch kleineren Teilchen, den Quarks, aufgebaut. Das Elektron gilt nach heutigem Wissensstand als elementares Teilchen. Für die meisten Aufgaben im Anfangsunterricht genügt jedoch das Modell aus Protonen, Neutronen und Elektronen.

Merksätze

Die Protonenzahl bestimmt das Element.
Die Massenzahl ist die Summe aus Protonen und Neutronen.
In einem neutralen Atom gilt: Protonenzahl gleich Elektronenzahl.
Isotope haben gleich viele Protonen, aber unterschiedlich viele Neutronen.
Ionen entstehen durch Abgabe oder Aufnahme von Elektronen.

Interaktive Aufgaben

Quiz: Teste Dein Wissen

Welche Teilchen befinden sich gemeinsam im Atomkern? (Protonen und Neutronen) (!Protonen und Elektronen) (!Neutronen und Elektronen) (!Nur Elektronen)

Welche elektrische Ladung besitzt ein Proton? (Positiv) (!Negativ) (!Neutral) (!Wechselnd)

Ein neutrales Sauerstoffatom besitzt acht Protonen. Wie viele Elektronen hat es? (Acht) (!Sechs) (!Zehn) (!Sechzehn)

Welche Teilchenzahl bestimmt, zu welchem Element ein Atom gehört? (Protonenzahl) (!Neutronenzahl) (!Massenzahl) (!Schalenzahl)

Wie wird die Massenzahl berechnet? (Protonenzahl plus Neutronenzahl) (!Protonenzahl plus Elektronenzahl) (!Neutronenzahl minus Protonenzahl) (!Elektronenzahl minus Neutronenzahl)

Wodurch unterscheiden sich Isotope desselben Elements? (Durch ihre Neutronenzahl) (!Durch ihre Protonenzahl) (!Durch ihr Elementsymbol) (!Durch ihre Ordnungszahl)

Wann ist ein einatomiges Ion positiv geladen? (Wenn es weniger Elektronen als Protonen besitzt) (!Wenn es mehr Elektronen als Protonen besitzt) (!Wenn es keine Neutronen besitzt) (!Wenn Protonen verschwinden)

Wo befinden sich Elektronen im vereinfachten Atommodell? (In der Atomhülle) (!Nur im Atomkern) (!Zwischen den Neutronen) (!Außerhalb des Atoms ohne Bindung)

Wo befindet sich fast die gesamte Masse eines Atoms? (Im Atomkern) (!In der äußersten Schale) (!Gleichmäßig in der Hülle) (!Nur in den Elektronen)

Chlor-37 besitzt die Ordnungszahl 17. Wie viele Neutronen hat das Atom? (Zwanzig) (!Siebzehn) (!Vierunddreißig) (!Siebenunddreißig)

Memory

Proton	Positive Ladung
Neutron	Keine elektrische Ladung
Elektron	Negative Ladung
Ordnungszahl	Zahl der Protonen
Massenzahl	Summe aus Protonen und Neutronen
Isotop	Gleiche Protonenzahl und andere Neutronenzahl
Kation	Positiv geladenes Ion
Anion	Negativ geladenes Ion

Drag and Drop

Ordne die richtigen Begriffe zu.	Thema
Proton	Atomkern und positive Ladung
Neutron	Atomkern und keine elektrische Ladung
Elektron	Atomhülle und negative Ladung
Ordnungszahl	Zahl der Protonen
Massenzahl	Protonen plus Neutronen

...

Kreuzworträtsel

Proton	Positiv geladenes Teilchen im Atomkern?
Neutron	Ungeladenes Teilchen im Atomkern?
Elektron	Negativ geladenes Teilchen der Atomhülle?
Atomkern	Wo befinden sich Protonen und Neutronen?
Isotop	Wie heißt eine Atomart mit gleicher Protonenzahl, aber anderer Neutronenzahl?
Kation	Wie heißt ein positiv geladenes Ion?

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Lückentext

Ein Atom besteht aus einem kleinen

und einer großen Atomhülle.

Protonen tragen eine

elektrische Ladung.

Neutronen sind elektrisch

.

Elektronen befinden sich in der

.

Die Ordnungszahl gibt die Zahl der

an.

Die Massenzahl ist die Summe aus Protonen und

.

In einem neutralen Atom ist die Elektronenzahl gleich der

.

Atome eines Elements mit verschiedener Neutronenzahl heißen

.

Ein positiv geladenes Ion wird

genannt.

Ein negativ geladenes Ion wird

genannt.

Offene Aufgaben

Leicht

Teilchen-Steckbrief: Gestalte je einen kurzen Steckbrief zu Proton, Neutron und Elektron mit Ort, Ladung und ungefährer Masse.
Atommodell zeichnen: Zeichne ein vereinfachtes Atom und beschrifte Kern, Hülle, Protonen, Neutronen und Elektronen.
Begriffskarten: Erstelle Karten mit Fachbegriffen auf der Vorderseite und passenden Erklärungen auf der Rückseite.
PSE-Detektiv: Wähle fünf Elemente aus dem Periodensystem und notiere jeweils Protonen- und Elektronenzahl eines neutralen Atoms.

Standard

Isotopenmodell: Baue aus Alltagsmaterialien drei Modelle der Wasserstoffisotope und erkläre ihre Gemeinsamkeiten und Unterschiede.
Ionen-Erklärvideo: Produziere ein einminütiges Video, das zeigt, wie aus einem Atom durch Elektronenabgabe oder Elektronenaufnahme ein Ion wird.
Modellkritik: Vergleiche Schalenmodell und Elektronenwolkenmodell. Markiere, was das Schalenmodell gut zeigt und was es vereinfacht.
Chemie-Interview: Befrage eine Chemielehrkraft oder eine Person aus einem naturwissenschaftlichen Beruf zur Bedeutung von Isotopen oder Ionen.

Schwer

Lernstation Atombau: Entwickle eine Lernstation mit Modell, Rechenaufgabe, Selbstkontrolle und kurzer Transferfrage.
Isotopendaten auswerten: Suche zu einem Element mehrere Isotope und stelle Protonen-, Neutronen- und Massenzahlen in einer eigenen Tabelle dar.
Ausstellung Atommodelle: Plane eine kleine Ausstellung zur Entwicklung der Atommodelle und erkläre, warum wissenschaftliche Modelle verändert werden.
Erklärcomic Teilchenwelt: Gestalte einen fachlich korrekten Comic, in dem Proton, Neutron und Elektron ihre Rolle im Atom erklären.

Lernkontrolle

Teilchenzahlen bestimmen: Ein neutrales Magnesium-24-Atom hat die Ordnungszahl 12. Bestimme Protonen, Neutronen und Elektronen und begründe jeden Rechenschritt.
Isotope vergleichen: Erkläre, warum Kohlenstoff-12 und Kohlenstoff-14 zum gleichen Element gehören, obwohl ihre Massen verschieden sind.
Fehlermodell prüfen: Eine Zeichnung zeigt neun Protonen, zehn Elektronen und neun Neutronen und nennt das Teilchen ein neutrales Fluoratom. Prüfe die Aussage und korrigiere sie.
Ionenladung übertragen: Entwickle eine allgemeine Regel, mit der Du aus Protonen- und Elektronenzahl die Ladung eines Ions bestimmst. Wende sie auf zwei eigene Beispiele an.
Masse erklären: Begründe, warum ein Atom trotz seiner großen Hülle fast seine gesamte Masse im Kern besitzt.
Natriumchlorid deuten: Beschreibe auf Teilchenebene, was mit Elektronen geschieht, wenn Natrium- und Chlorid-Ionen entstehen, und erkläre die entgegengesetzten Ladungen.

Lernnachweis

Für einen Lernnachweis zu diesem Thema ist wichtig, dass Du:

Protonen, Neutronen und Elektronen nach Ort, Ladung und Masse vergleichst.
Ordnungszahl, Massenzahl und Neutronenzahl sicher unterscheidest und berechnest.
aus dem Periodensystem die Protonenzahl eines Elements ableitest.
neutrale Atome, Isotope, Kationen und Anionen fachsprachlich erklärst.
Teilchenzahlen aus Nuklidschreibweisen und einfachen Angaben bestimmst.
Grenzen vereinfachter Atommodelle erkennst und begründet beschreibst.
Zusammenhänge zwischen Elektronen und chemischem Verhalten an Beispielen erläuterst.

OERs zum Thema

Verknüpfte Lernbereiche

Protonen, Neutronen und Elektronen - Chemie

aiMOOC-Projekte

Schulfach+

Prüfungsliteratur 2026
Bundesland	Bücher	Kurzbeschreibung
Baden-Württemberg	Abitur Der zerbrochne Krug - Heinrich von Kleist Heimsuchung - Jenny Erpenbeck Mittlere Reife Der Markisenmann - Jan Weiler oder Als die Welt uns gehörte - Liz Kessler Ein Schatten wie ein Leopard - Myron Levoy oder Pampa Blues - Rolf Lappert	Abitur Dorfrichter-Komödie über Wahrheit/Schuld; Roman über einen Ort und deutsche Geschichte. Mittlere Reife Wahllektüren (Roadtrip-Vater-Sohn / Jugendroman im NS-Kontext / Coming-of-age / Provinzroman).
Bayern	Abitur Der zerbrochne Krug - Heinrich von Kleist Heimsuchung - Jenny Erpenbeck	Abitur Lustspiel über Machtmissbrauch und Recht; Roman als Zeitschnitt deutscher Geschichte an einem Haus/Grundstück.
Berlin/Brandenburg	Abitur Der zerbrochne Krug - Heinrich von Kleist Woyzeck - Georg Büchner Der Biberpelz - Gerhart Hauptmann Heimsuchung - Jenny Erpenbeck	Abitur Gerichtskomödie; soziales Drama um Ausbeutung/Armut; Komödie/Satire um Diebstahl und Obrigkeit; Roman über Erinnerungsräume und Umbrüche.
Bremen	Abitur Nach Mitternacht - Irmgard Keun Mario und der Zauberer - Thomas Mann Emilia Galotti - Gotthold Ephraim Lessing oder Miss Sara Sampson - Gotthold Ephraim Lessing	Abitur Roman in der NS-Zeit (Alltag, Anpassung, Angst); Novelle über Verführung/Massenpsychologie; bürgerliche Trauerspiele (Moral, Macht, Stand).
Hamburg	Abitur Der zerbrochne Krug - Heinrich von Kleist Das kunstseidene Mädchen - Irmgard Keun	Abitur Justiz-/Machtkritik als Komödie; Großstadtroman der Weimarer Zeit (Rollenbilder, Aufstiegsträume, soziale Realität).
Hessen	Abitur Der zerbrochne Krug - Heinrich von Kleist Woyzeck - Georg Büchner Heimsuchung - Jenny Erpenbeck Der Prozess - Franz Kafka	Abitur Gerichtskomödie; Fragmentdrama über Gewalt/Entmenschlichung; Erinnerungsroman über deutsche Brüche; moderner Roman über Schuld, Macht und Bürokratie.
Niedersachsen	Abitur Der zerbrochene Krug - Heinrich von Kleist Das kunstseidene Mädchen - Irmgard Keun Die Marquise von O. - Heinrich von Kleist Über das Marionettentheater - Heinrich von Kleist	Abitur Schwerpunkt auf Drama/Roman sowie Kleist-Prosatext und Essay (Ehre, Gewalt, Unschuld; Ästhetik/„Anmut“).
Nordrhein-Westfalen	Abitur Der zerbrochne Krug - Heinrich von Kleist Heimsuchung - Jenny Erpenbeck	Abitur Komödie über Wahrheit und Autorität; Roman als literarische „Geschichtsschichtung“ an einem Ort.
Saarland	Abitur Heimsuchung - Jenny Erpenbeck Furor - Lutz Hübner und Sarah Nemitz Bahnwärter Thiel - Gerhart Hauptmann	Abitur Erinnerungsroman an einem Ort; zeitgenössisches Drama über Eskalation/Populismus; naturalistische Novelle (Pflicht/Überforderung/Abgrund).
Sachsen (berufliches Gymnasium)	Abitur Der zerbrochne Krug - Heinrich von Kleist Woyzeck - Georg Büchner Irrungen, Wirrungen - Theodor Fontane Der gute Mensch von Sezuan - Bertolt Brecht Heimsuchung - Jenny Erpenbeck Der Trafikant - Robert Seethaler	Abitur Mischung aus Klassiker-Drama, sozialem Drama, realistischem Roman, epischem Theater und Gegenwarts-/Erinnerungsroman; zusätzlich Coming-of-age im historischen Kontext.
Sachsen-Anhalt	Abitur (keine fest benannte landesweite Pflichtlektüre veröffentlicht; Themenfelder)	Abitur Schwerpunktsetzung über Themenfelder (u. a. Literatur um 1900; Sprache in politisch-gesellschaftlichen Kontexten), ohne feste Einzeltitel.
Schleswig-Holstein	Abitur Der zerbrochne Krug - Heinrich von Kleist Heimsuchung - Jenny Erpenbeck	Abitur Recht/Gerechtigkeit und historische Tiefenschichten eines Ortes – umgesetzt über Drama und Gegenwartsroman.
Thüringen	Abitur (keine fest benannte landesweite Pflichtlektüre veröffentlicht; Orientierung am gemeinsamen Aufgabenpool)	Abitur In der Praxis häufig Orientierung am gemeinsamen Aufgabenpool; landesweite Einzeltitel je nach Vorgabe/Handreichung nicht einheitlich ausgewiesen.
Mecklenburg-Vorpommern	Abitur (Quelle aktuell technisch nicht abrufbar; Beteiligung am gemeinsamen Aufgabenpool bekannt)	Abitur Land beteiligt sich am länderübergreifenden Aufgabenpool; konkrete, veröffentlichte Einzeltitel konnten hier nicht ausgelesen werden.
Rheinland-Pfalz	Abitur (keine landesweit einheitliche Pflichtlektüre; schulische Auswahl)	Abitur Keine landesweite Einheitsliste; Auswahl kann schul-/kursbezogen erfolgen.