Physik verstehen 4, Schulbuch

86 4 Atome – Isotope – Radioaktivität 1. Wie sind Atome aufgebaut? Viele Beobachtungen veränderten die Vorstellung vom Aufbau der Atome: Anfangs hielt man Atome für einfache kompakte Kugeln. Im Jahr 1911 änderte sich diese Ansicht, als Ernest Rutherford eine Goldfolie mit Alphastrahlen beschoss. Er erkannte, dass ein Atom hauptsächlich aus leerem Raum bestehen muss (Abb. 86.2). Im Inneren be ndet sich ein massereicher, positiv geladener Kern, der von negativ geladenen Elektronen umgeben wird („Atomhülle“). Niels Bohr verbesserte 1913 das Atommodell durch einen schalenförmigen Aufbau der Elektronenhülle. Nach dem heutigen Orbitalmodell halten sich Elektronen in unterschiedlich geformten Bereichen wahrscheinlich auf. Diese Bereiche heißen „ Orbitale “. Der Atomkern besteht aus positiv geladenen Protonen , deren Anzahl (Ordnungs- zahl Z) die Art des chemischen Elements bestimmt. Das Element Sauerstoff (Z = 8) hat zB 8 Protonen im Kern. Die ungeladenen Neutronen halten die Protonen zusammen. Protonen und Neutronen haben etwa die gleiche Masse. Die Massenzahl A gibt an, wie viele Protonen und Neutronen das Atom enthält. Neutrale Atome haben gleich viele Elektronen wie Protonen. Elektrisch geladene Atome ( Ionen ) haben mehr oder weniger Elektronen als Protonen. 2. Was sind Isotope eines Elements? Die Atomkerne eines bestimmten Elements haben immer dieselbe Anzahl von Protonen . Wasserstoff hat zB immer 1 Proton. Die Anzahl der Neutronen kann jedoch unterschiedlich sein. So besitzen 99,99% aller Wasserstoffatome kein Neutron (H-1, Protium). 0,015% haben ein Neutron im Kern (H-2, Deuterium). In geringen Spuren tritt ein Wasserstoffatom mit zwei Neutronen (H-3, Tritium) auf. Atome mit gleichen chemischen Eigenschaften , aber unterschiedlicher Neutronenzahl und Masse nennen wir Isotope ( isos … gleich, topos … Ort). Atomkern Atome der Goldfolie a -Teilchen Bleiabschirmung Quelle der a -Teilchen Strahl der a -Teilchen Goldfolie fluoreszierender Schirm 86.2 Beim Beschuss einer dünnen Goldfolie konnte Rutherford die Existenz des kleinen Atomkerns erkennen. Ein Atom besteht aus einem Atomkern mit positiven Protonen und ungeladenen Neutronen . Der Atomkern ist von einer Atomhülle aus negativen Elektronen umgeben. Die Massenzahl A gibt die Anzahl aller Kernteilchen (Protonen und Neutronen) an. Die Ordnungszahl Z gibt die Anzahl der Protonen an. O 16 8 M H 1 1 H 2 1 H 3 1 Protium = gewöhnlicher Wasserstoff Deuterium = schwerer Wasserstoff (0,015 % des natürlichen Wasserstoffs) Tritium = (tritt vorwiegend bei Kern- umwandlung auf) 86.3 Isotope des Wasserstoffs (H-1, H-2, H-3) Isotope sind Atomarten gleicher Elemente mit unterschiedlicher Masse. Sie unterscheiden sich in der Anzahl der Neutronen. Die Anzahl ihrer Protonen ist gleich. M 86.1 Verschiedene Atommodelle: Kugelmodell (Dalton), Planetenmodell (Rutherford), Schalenmodell (Bohr), Orbitalmodell Infobox: Die Teilchen im Atom: Protonen ( p + ) Neutronen (n 0 ) Elektronen ( e – ) 86.4 Natürliche Isotope des Kohlenstoffs (C-12, C-13, C-14) als Perlenmodell 86.5 Autunit enthält Uranisotope. Unter UV-Strahlung fluoresziert es grün.  Arbeitsheft-Seite 44 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv