Big Bang HTL 2, Schulbuch

26 Bereich Grundlagen der Chemie (II. Jahrgang, 3. Semester) 2.5 Das winzige Innerste Der Atomkern Wenn man weiß, dass etwas aus 2 Teilen (Kern und Hülle) besteht, will man natürlich genauer nachschauen. Was befindet sich jetzt genau im Kern und wo sind welche Ladungen… Im Kern befinden sich die positiv geladenen Protonen (p + ) und die neutralen Neutronen (n). Diese beiden Kernteilchen werden auch Nukleonen genannt ( F19 ) (nucleus = lat. Kern). Die Zahl der Protonen ist eine der wichtigsten Zahlen in der Chemie, denn die Zahl der Protonen bestimmt, um welches Element es sich handelt . Wasserstoff hat IMMER 1 Proton, Sauerstoff IMMER 8 Protonen. Es gilt auch umgekehrt: Alles was 1 Proton hat ist IMMER ein Wasserstoffatom. Die Zahl der Protonen heißt auch Kernladungszahl Z , weil sie die Zahl der Ladungsträger im Kern angibt. Ein weiterer Name ist Ordnungszahl , weil die Elemente nach dieser Zahl im PSE (Periodensystem) angeordnet sind. So kann man in jedem Periodensystem ablesen, wie viele Protonen ein be- treffendes Element hat. ( F20 ) In einem neutralen Atom gibt die Ordnungszahl auch die Anzahl der Elektronen an. Der Streuversuch von Rutherford Erinnere dich an den Einleitungstext und den Gedan- kenversuch mit der Murmel. Berechne, wie groß du die Schachtel machen müsstest, wenn ein Atomkern so groß wäre wie eine Murmel (1 cm), damit das Größenverhältnis ungefähr dem Kern-Hülle-Verhältnis im Atom entspricht. L Nimm dir noch einmal die Aussagen des Atommodells von Dalton zur Hand. Erkläre anhand der „neuen“ Erkenntnisse in Kap. 2.4 genau, welche Aussagen seines Modells wie korrigiert wurden. L 2.4 F17 A1 F18 A2 Welche 2 Sorten von Elementarteilchen befinden sich im Atomkern? Wie sind sie geladen? Wo kann man heutzutage nachschauen, wie viele und welche Kernteilchen sich z. B. in einem Goldatom befinden? F19 F20 Ergebnis: Fast alle a -Teilchen flogen geradlinig durch die Goldfolie durch, manche wurden abgelenkt, ganz wenige kamen wieder zurück. Neben einer korrekten Messung ist in der Naturwissen- schaft das wichtigste, richtige Schlussfolgerungen aus einem Experiment zu ziehen. Rutherfords Folgerungen waren: Diejenigen a -Strahlen, die abgelenkt worden waren, mus- sten auf ein Hindernis gestoßen sein: Rutherford nannte es Atomkern . Dieses Hindernis musste –– so wie die Strahlen selbst auch positiv geladen sein (damit die a -Strahlen abgelenkt werden), –– eine verhältnismäßig große Masse haben (damit a -Strah- len abprallen und zurückgeworfen werden können) und –– vom Volumen sehr klein sein (damit nur wenige a -Strah- len abgelenkt werden und die meisten geradeaus durch- fliegen). Rutherford entwickelte daraus sein Atommodell: –– Atome bestehen aus einem sehr kleinen Kern (Durchmes- ser etwa 10 –15m ) und einer im Vergleich dazu sehr großen Hülle (Durchmesser etwa 10 –10m ). Die Hülle ist also 100.000 mal größer als der Kern! –– Im Kern befinden sich positive Ladungen (Protonen, später von Rutherford selbst entdeckt), in der Hülle die negativen Ladungen (Elektronen). –– Im Kern befindet sich fast die gesamte Masse des Atoms. Rutherford sagte die Existenz von neutralen Kernbausteinen (Neutronen) voraus, aber erst sein Schüler Chadwick konnte sie nachweisen. Die Bausteine, aus denen Atome bestehen, nennt man Elementarteilchen. Tab. 2.1: Elementarteilchen Durchmesser Elementarteilchen Ladung Masse Kern 10 –15 m Proton positiv 1,67 · 10 –27 kg Neutron neutral 1,67 ∙ 10 –27 kg Hülle 10 –10 m Elektron negativ 9,1 ∙ 10 –31 kg Abb. 2.16: Protonen und Neutronen im Atomkern und Elektronen in der Hülle Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv