Physik für Jedermann – Teil 1: Atommodelle

 

Heute möchte ich mit dem ersten Teil der Serie “Physik für Jedermann” beginnen.

Da alles auf Atomen aufgebaut ist, möchte ich heute mal vorstellen, wie sich die Atommodelle entwickelt haben.

Teil 1: Die Entwicklung von Atommodellen

Das Atommodell ist nur ein Modell, das auf der Grundlage von experimentellen Erfahrungen beruht. Wie ein Atom wirklich aussieht, weiß niemand. Deshalb brauchen wir Modell.

Die Modelle haben sich im Laufe der Jahre sehr stark verändert und weiterentwickelt. Die Modelle wurden mit der Zeit immer besser und man konnte damit viele Phänomene erklären. Heute ist man in der Lage die Atome mit Hilfe der Quantenmechanik zu beschreiben.

Die erste Definition von einem Atom hat Demokrit ca. 400 v. Chr. aufgestellt. Er sagte, ein Atom sei ein kleines unteilbares Teilchen, welches fest und kugelförmig ist.

Er war der Meinung es müsse etwas “Unteilbares” geben. Das Atom an sich können aber schon verschiedene Formen annehmen.

1903 wurde das Modell von Thomson spezifiziert. Er behauptete, das Atom besteht aus einer gleichmäßig verteilten positiven Ladung und negativ geladenen Elektronen, die sich im Atom bewegen.

Im Grundzustand sind die Elektronen so im Atom verteilt, sodass die Energie am niedrigsten ist. Wird das Atom dann angeregt, so schwingen die Elektronen und damit hat das Atom “mehr Energie”.

 

1911 fand Rutherford heraus, dass die positive Ladung in einem Kern konzentriert sein muss. Eine weitere Beobachtung von ihm war, dass der Kern nachzu die ganze Masse des Atoms enthält und somit die Schale mit den herumkreisenden Elektronen fast nichts wiegt.

 

Wen es interessiert wie Rutherford dies in seinem Streuversuch herausgefunden hat, den muss ich auf einen weiteren Artikel vertrösten, denn das würde jetzt den Umfang dieses Artikels sprengen.

 

 

Eines der gängigsten Modell ist heute immer noch das Bohrsche Atommodell (1913) obwohl wir mit Hilfe der Quantenphysik wissen, dass es so nicht absolut korrekt ist. Es ist aber sehr leicht zu verstehn im Gegensatz zu den anderen Modellen, die auf der Quantenmechanik basieren.

Nach dem Modell von Nils Bohr besteht das Atom aus einem positiven Kern und negativ geladenen Elektronen, die den Kern auf fest vorgegebenen konzentrischen Bahnen umkreisen. Man kann sich das so vorstellen wie in unserem Sonnensystem, wo die Planeten um die Sonne kreisen.

Bohr erweiterte sozusagen das Modell von Rutherford indem er seine drei Postulate formulierte.

 

 1928 wurde dann noch das Orbital-Modell entwickelt. Laut dem Orbital-Modell besteht das  Atom aus einem postiven Kern und Orbitalen. Die Form der Orbitale gibt die Aufenthaltswahrscheinlichkeit der negativen Elektronen an.  

Die Orbitale ergeben sich durch die Lösung der Schrödinger-Gleichung. Zu Schrödingergleichung werde ich auch in einem der nächsten Beiträge was schreiben, denn auch diese würde den Rahmen dieses Beitrages deutlich sprengen.

 

Ich hoffe ich konnte Ihnen einen kleinen Einblick in die Entwicklung der gängigsten Atommodell geben. Für weitere Anregungen bin ich immer offen. Lassen Sie es mich wissen und schreiben Sie einen Kommentar dazu.