Atomphysik - Atome verstehen
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Atomphysik

Atome sind die kleinsten Bausteine der Materie. Sie können mit chemischen Methoden nicht weiter zerlegt werden und tragen deshalb ihren Namen, der aus dem Griechischen atomos kommt und unteilbar bedeutet. Die Atomphysik beschäftigt sich mit dem Aufbau der Atome aus ihren Komponenten, den Elektronen und Atomkernen.

Bohrsches Atommodell

Zur Beschreibung der Atome verwenden Physiker Atommodelle, die meistens mathematisch beschrieben werden. Als Atommodell bezeichnet man eine Vorstellung, die man sich von dem Aufbau der Atome macht und die dann am Experiment überprüft. Dabei versucht man möglichst alle beobachteten Eigenschaften der Atome zu erklären. Oft werden aber auch vereinfachte Modelle verwendet, bei denen die wesentlichen Aspekte der Natur beibehalten und unnötige Details weggelassen werden. Ein Modell ist besonders erfolgreich, wenn mit seiner Hilfe atomare Vorgänge erklärt werden können, die ältere Modelle nicht oder nur unzureichend erklären konnten.

Eine auffallende Eigenschaft der Atome ist, dass sich die verschiedenen Atomsorten (Elemente) in Gruppen mit ganz ähnlichen Eigenschaften einteilen lassen. Hierfür ist vor allem die Schalenstruktur der Elektronenhülle verantwortlich. Die Atome können nach diesen Schalen in ein Schema eingeordnet werden, das als Periodensystem der Elemente bekannt ist.

Atome verbinden sich zu Molekülen und Festkörpern. Es ist deshalb eine wichtige Fragestellung der Physik und Chemie, wie die Bindungen zwischen den Atomen erklärt werden können. Die wichtigsten Bindungsmodelle möchte ich daher auf einer eigenen Seite vorstellen.

Grundlage aller Naturwissenschaften ist die Beobachtung. Nun ist es nicht ohne Weiteres möglich, in der Natur Vorgänge zu beobachten, aus denen man direkt auf die Atome schließen könnte. Das erkennt man schon daraus, dass die Existenz von Atomen erst seit ca. zweihundert Jahren anerkannt ist. Um Beobachtungen einfacher Vorgänge zu erzwingen macht man Experimente. Erst der Grundsatz, nur Modelle anzuerkennen, die sich im Experiment bewähren, konnte zum heutigen Erfolg der Naturwissenschaften führen.

Atome sind etwa 10 Millionen mal kleiner als ein Millimeter. Betrachtet man so kleine Gebilde, so kann man sich nicht mehr darauf verlassen, dass die physikalischen Gesetze so sind, wie man es von der "großen" Welt kennt. Bei diesen kleinen Ausdehnungen muss man die Regeln der Quantenmechanik beachten.

Letzte Änderung: 14.02.2009