70 40 Aufbau der Atome In der Physik haben wir es oft mit Objekten zu tun, die wir nicht sehen oder wahrnehmen können. Dennoch versuchen wir, sie zu beschreiben. Als Hilfe dienen uns Modelle dieser Objekte. Im Bereich der Atome ist es üblich, dass wir ihnen im Modell kugelförmige Gestalt geben. Wir wissen jedoch nicht, wie Atome wirklich aussehen. Atome sind unvorstellbar klein und daher für uns unsichtbar. Nur mit einem besonderen Gerät (Rastertunnelmikroskop) können Atome lokalisiert werden. In das Innere eines Atoms können wir aber nicht „schauen“. Lange Zeit hindurch galten Atome als unteilbar. Heute wissen wir, dass sie selbst aus Teilchen (Protonen, Neutronen, Elektronen) bestehen. Protonen und Neutronen bestehen selbst aus Elementarteilchen (Quarks), zu denen auch die Elektronen zählen. Ernst Rutherford1 erkannte als Erster, dass jedes Atom aus einem winzigen Atomkern (atomic nucleus) und einer Atomhülle (atomic shell) besteht (Abb. 40.1). Der sehr kleine Atomkern ist aus positiv (+) geladenen Teilchen, den Protonen (protons), und den ungeladenen Neutronen (neutrons) zusammengesetzt. Niels Bohr2 hat daraus erstmals ein brauchbares Modell vom Atomaufbau vermittelt. Danach bewegen sich die Elektronen auf bestimmten Bahnen um den Kern, wie die Planeten um die Sonne. Wesentliche Verbesserungen wurden u. a. vom österreichischen Physiker Erwin Schrödinger3 vorgenommen: Es gibt keine Bahnen, sondern die Elektronen sind in bestimmten räumlichen Bereichen, den sog. „Schalen“ (Abb. 40.2) zu finden. Inzwischen kann man mit Hilfe der Theorien der Quantenphysik den Aufbau der Atome beschreiben. Ein Atom enthält gleich viele Elektronen in der Hülle wie Protonen im Kern, ist also elektrisch neutral. Die Elektronen tragen die kleinstmögliche elektrische Ladung, sie sind die Träger der sogenannten Elementarladung. In den Abbildungen werden die wahren Größenverhältnisse in einem Atom nicht maßstabgetreu wiedergegeben. Wäre der Atomkern so groß wie eine Erbse in der Mitte eines Fußballstadions, dann würde die Hülle bis zum Rand des Stadions reichen. 1 Sir Ernest Rutherford (1871–1937), engl. Physiker, 1908 Nobelpreis für Chemie 2 Niels Bohr (1855–1962), dänischer Physiker, 1922 Nobelpreis für Physik Sind Atome sichtbar? 40.1 Was würde nach dem Bohr’schen Atommodell geschehen, wenn die Elektronen in der Hülle zum Stillstand kämen? Begründe deine Vermutung. 40.2 Erkläre, wieso das Heliumatom auch Neutronen im Kern hat. Du bist dran – zeige deine Kompetenz: 40.2 Schematische Darstellung der „Schalen“ eines Natrium-Atoms Atomhülle: 11 Elektronen in Schalen angeordnet Kern: 11 Protonen 12 Neutronen 1 8 2 40.1 Schematische 2D-Darstellung eines Wasserstoffatoms: Der Atomkern besteht aus einem Proton, die Atomhülle enthält ein Elektron. Atomhülle Elektron (negative Ladung) Atomkern (positive Ladung) 3 Erwin Schrödinger (1887–1961), österreichischer Physiker und Wissenschaftstheoretiker, Begründer der Quantenmechanik. 1933 erhielt er den Nobelpreis für Physik. Atome haben einen Atomkern und eine Atomhülle. Der Atomkern besteht aus Protonen und Neutronen In der Atomhülle befinden sich die Elektronen. Sie sind Träger der kleinsten elektrischen Ladung, der Elementarladung. Der Aufbau der Stoffe und ihre elektrische Leitfähigkeit Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
RkJQdWJsaXNoZXIy ODE3MDE=