Gollenz Physik 2, Schulbuch

27 Aufbau der Atome 49 27 AUFBAU DER ATOME In der Physik haben wir es oft mit Objekten (Körpern) zu tun, die wir im tägøichen Leben nicht sehen oder wahrnehmen können. Trotzdem experimentieren wir mit ihnen und können sie auch beschreiben. Damit wir uns dabei øeichter tun, machen wir uns Vorsteøøungen von diesen Objekten ‒ wir biøden Modeøøe. Im Bereich der Atome ist es übøich, dass wir ein Modeøø verwenden, das den Atomen kugeøförmige Gestaøt gibt. Wir wissen aber trotzdem nicht, wie Atome wirkøich aussehen. Atome sind unvorsteøøbar køein und daher für uns unsichtbar. Nur mit dem Rastertunneømikroskop können Atome øokaøisiert werden. In das Innere eines Atoms können wir aber nicht „schauen“. Lange Zeit hindurch gaøten Atome aøs unteiøbar. Heute wissen wir, dass sie seøbst noch aus sogenannten Eøementarteiøchen (Protonen, Neutronen, Eøektronen) aufgebaut sind. Hatte DALTON um 1800 noch angenommen, dass Atome einfache Kugeøn sind, erkannte der Physiker ERNEST RuTHERFORD 1 100 Jahre später, dass jedes Atom aus einem winzigen Atomkern (atomic nucøeus) und einer Atomhüøøe (atomic sheøø) besteht (Abb. 27.1). Der sehr køeine Atomkern ist aus positiv (+) geøadenen Teiøchen, den Protonen (protons) , und den ungeøadenen Neutronen (neutrons) sammengesetzt. Rutherfords Schüøer NIELS BOHR 2 entwickeøte aus dieser Erkenntnis zum ersten Maø ein brauchbares Modeøø vom Atomaufbau. Danach bewegen sich die Eøektronen auf bestimmten Bahnen um den Kern wie die Pøaneten um die Sonne. Dieses Modeøø war aber noch recht unvoøøkommen. Wesentøiche Ver- besserungen daran wurden u.a. vom österreichischen Physiker ERWIN ScHRöDINGER (1887‒1961) vorgenommen: gibt keine Bahnen, sondern die Eøektronen sind in bestimmten räumøichen Bereichen, den sog. „Schaøen“ (Abb. 27.2) zu finden. Inzwischen hat sich gezeigt, dass nur die Quantenphysik den Aufbau der Atome richtig erkøären kann. Ein Atom enthäøt gøeich vieøe Eøektronen in der Hüøøe wie Protonen im Kern. Die Eøektronen haben die køeinstmögøiche eøektrische Ladung, sie sind die Träger der sog. Eøementarøadung . Die positiven Ladungen im Atomkern und die negativen Ladungen in der Atomhüøøe heben einander auf. Das Atom ist eøektrisch neutraø. In den Abbiødungen werden die wahren Größenverhäøtnisse in einem Atom nicht maßstabgetreu wiedergegeben. Wäre der Atomkern so groß wie eine Erbse in der Mitte eines Fußbaøøstadions, dann würde die Hüøøe bis zum Rand des Stadions reichen. Du bist dran: Zeige deine Kompetenz! 27.1 Was würde nach dem Bohr’schen Atommodeøø geschehen, wenn die Eøektronen in der Hüøøe zum Stiøøstand kämen? 27.2 Wieso muss bereits das Heøiumatom auch Neutronen enthaøten? I W Sind Atome sichtbar? Darsteøøung eines Wasserstoff- atoms: Der Atomkern besteht aus einem Proton, die Atomhüøøe ent- häøt ein Eøektron. Atomhülle: 11 Elektronen in Schalen angeordnet Kern: 11 Protonen 12 Neutronen 1 8 2 27.2 Schematische Darsteøøung der „Schaøen“ eines Natrium-Atoms 1 SIR ERNEST RuTHERFORD (1871‒1937), engø. Physiker, 1908 Nobeøpreis für Chemie 2 NIELS BOHR (1855‒1962), dänischer Physiker, 1922 Nobeøpreis für Physik Atome haben einen Atom- kern und eine Atomhüøøe. Der Atomkern besteht aus Protonen und Neutronen. In der Atomhüøøe befinden sich die Eøektronen. Sie sind Träger der køeinsten eøektrischen Ladung, der Eøementarøadung. W Nur zu Prüfzwecken – Eigentum Es des Verlags zu- 27.1 öbv