Vorstellungen über den Bau der Materie

Transkript

1 Atombau Die Welt des ganz Kleinen Vorstellungen über den Bau der Materie Demokrit denkt sich das Unteilbare, das Atom Dalton entwirft ein Atommodell Rutherford formuliert das Kern-Hüllenmodell Bohr spricht von Elektronenschalen Kimball postuliert Elektronenwolken Schrödinger und Heisenberg entdecken Orbitale... Jedes Modell erklärt auf seine Weise Naturerscheinungen, aber noch niemand hat je ein Atom sehen können! 2 Atombau 1

2 Gedankenexperimente... Der griechische Philosoph Demokrit überlegte sich: Wenn ich eine Stoffprobe halbiere und dann wieder halbiere und wieder halbiere und so fort, so gelange ich zu einem kleinsten, nicht mehr teilbaren Teilchen. Alle Stoffe müssen aus solchen unteilbaren Atomen bestehen... und das vor fast 2400 Jahren! John Dalton s Entdeckung... Dalton, John ( ), britischer Chemiker und Physiker, entwickelte die Atomtheorie, auf der die moderne physikalische Wissenschaft beruht. Dalton wurde 1766 in Eaglesfield als Sohn eines Webers geboren. Unterrichterhielt er von seinem Vater. Dalton stellte sich die Atome als kleinste Kugeln verschiedener Größe vor. Je nach Atomgewicht gehören diese Kugeln verschiedenen Elementen an. Elemente sind die Grundbaustoffe, aus denen alle Materie besteht: 4 Atombau 2

3 J.J. Thomson Das Thomson- Atommodell sieht in den Atomen kleine Kugeln, die kontinuierlich mit positiver Ladung und Masse ausgefüllt sind. Die Elektronen sind hierin eingebettet und durch elektrische Kräfte an bestimmte Ruhelagen gebunden. ( Rosinenteig ) 5 6 Atombau 3

4 Rutherford dringt ins Innere ein... Rutherford, Ernest, Lord of Nelson and Cambridge ( ), britischer Physiker, der für seine bahnbrechende Arbeit in der Kernphysik und für seine Theorie zur Atomstruktur den Nobelpreis erhielt. Anhand von Strahlungsuntersuchungen stellte Rutherford seine Theorie der Atomstruktur auf, in der das Atom erstmalig als dichter Kern mit ihn umkreisenden Elektronen beschrieben wurde. 7 Bohr gliedert die Hülle in Schalen... Niels Bohr ( ), dänischer Physiker und Nobelpreisträger, lieferte wichtige und grundlegende Beiträge zur Kernphysik sowie zum Verständnis des atomaren Aufbaus. Nach Bohr umlaufen die Elektronen den Kern in verschieden großen Bahnen. Diese nennt er Elektronenschalen und gibt ihnen den Namen K-Schale, L-Schale, M-Schale, N-Schale usw. 8 Atombau 4

5 Bohr sches Atommodell... Neutronen elektrisch neutral Protonen positiv geladen Atomkern Atomhülle 9 Bohr sches Atommodell... Neutronen elektrisch neutral Protonen positiv geladen K-Schale Elektronen negativ geladen L-Schale M-Schale Atomkern Atomhülle 10 Atombau 5

6 Bohr sches Atommodell... Merke dir folgende Begriffe rund um das Atommodell: Name Symbol Ladung Schalenname Anordnung Atomkern Atomhülle Proton positiv Machen fast das Neutron Nukleonen neutral gesamte Gewicht des Atoms aus! Elektron negativ K-Schale max. 2 Elektron negativ L-Schale max. 8 Elektron negativ M-Schale max Bohr sches Atommodell... Jede Schale kann nur eine ganz bestimmte, höchste Anzahl Elektronen aufnehmen. Diese Elektronenzahl lässt sich sehr einfach berechnen: Maximale E-Zahl = 2 * (Schalennummer) 2 Schale Schalennummer Formel max. Elektronenzahl K 1. Schale = 2 * 1 2 = 2 Elektronen L 2. Schale = 2 * 2 2 = 8 Elektronen M 3. Schale = 2 * 3 2 = 18 Elektronen N 4. Schale = 2 * 4 2 = 32 Elektronen O 5. Schale = 2 * 5 2 = 50 Elektronen P 6. Schale = 2 * 6 2 = 72 Elektronen Q 7. Schale = 2 * 7 2 = 98 Elektronen 12 Atombau 6

7 Die Elemente unterscheiden sich durch die Masse ihrer Atome... - MZ Massenzahl = ( + ) Al Chem. Symbol für Aluminium OZ Ordnungszahl 13 und jedes Proton kann genau ein Elektron halten! 14 Atombau 7

8 Einschränkung Das Bohr sche Atommodell erklärt nicht alles! Für einfache Atome genügt es hinreichend 15 Wie groß ist ein Atom? 16 Atombau 8

9 Was ist zwischen Kern und Hülle? Nichts!! 17 Wie ist die Masse verteilt? 99,99 % ist im Kern d.h. die ganze Menschheit wäre in einem Zuckerwürfel 18 Atombau 9