Aufbau der Atome

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Ah - Chemieunterricht 2005/2006 9d

Entwicklung der neueren Atommodelle

s. auch Arbeitsblatt "Atomic Structure"

Grundsätzlicher Aufbau des Atoms

Der Atomkern

• ist positiv geladen
• enthält Protonen (p⁺) mit posiver Ladung und der Masse 1 u
• enthält ungeladene Neutronen (n) der Masse 1 u

[u: von "unit" = atomare Masseneinheit mit 1 u = 0,166 ^.10^-23 g,
heute definiert über die Masse eines Kohlenstoffatoms mit 6 Neutronen im Kern (12 u), geteilt durch 12.]

Die Atomhülle

• liegt um den Kern herum
• enthält die Elektronen (e^-)
• Elektronen sind negativ geladen und praktisch ohne Masse (Masse: 0,005 u)

In der Atomhülle befinden sich genau so viele Elektronen, wie Protonen im Kern, damit das Atom nach außen neutral ist (keine Ladung zeigt).

Dieses Atommodell wurde durch die Forschungen und Überlegungen vieler Wissenschaftler erhalten, hier folgen ein paar Beispiele:

Erste Erweiterung: zur Erklärung der Elektrizität (1898)

Joseph J. Thomson nahm an, dass Atome kleine Teilchen enthalten, die den Strom transportieren, diese Teilchen sind negativ geladen (Rosinenkuchenmodell). Daneben müssen dann auch kleine Teilchen vorhanden sein, die positiv geladen sind.
Konnte man sich Daltons Atome noch wie kleine Murmeln vorstellen, sollte man sich bei Thomson eher Knetekugeln vorstellen, in die kleinere Teilchen mit positiver und negativer Ladung eingearbeitet sind. Noch zu klären bleibt, wo genau im Atom sich diese Ladungen befinden.

Zweite Erweiterung: differenzierter Atombau (1911)

Ernest Rutherford beschäftigt sich intensiv mit dem Atombau und kann durch Experimente zeigen, dass die Atomhülle durchlässig ist. Mit dem berühmten Rutherfordschen Experiment zeigt er dann, dass nicht die ganzen Atome durchlässig sind, sondern dass ein massiver, positiv geladener Kern vorhanden sein muss. Die negativen Elektronen befinden sich also um den Kern herum, in der Atomhülle.
Die Vorstellung des kugelförmigen Atoms bleibt erhalten - die Kugelform wird durch um den Kern kreisende Elektronen erzeugt.

Link zum Thema: Streuversuch und mehr (PowerPoint)

Dritte Erweiterung: Differenzierung der Atomhülle

Niels Bohr schlägt vor, dass die Elektronen nicht gleichmäßig um den Kern verteilt sind, sondern sich auf bestimmten Schalen befinden und damit unterschiedlich schwer zu entfernen wären. Mit diesem Atommodell werden wir weiterarbeiten. Bohr, Lebenslauf

Vierte Erweiterung: Entdeckung der Neutronen

James Chadwick beweist 1932, dass die Neutronen (eine Art "Isoliermasse") existieren.