Atommodelle

Es gibt eine Vielzahl von Atommodellen, mit denen man versucht, die Eigenschaften der Atome konsistent zu beschreiben. Modelle kann man als vereinfachte Darstellungen der Wirklichkeit verstehen. Die Modelle der Atomphysik konnten im Laufe der Zeit immer exakter die Beobachtungen berechnen und erklären, wurden aber auch komplizierter. Heute ist man in der Lage, Atome mit Hilfe der Quantenmechanik sehr genau zu beschreiben. Ob man damit die Wahrheit gefunden hat, oder ob wir immer noch ein weites Stück von der genauen Beschreibung der Wirklichkeit entfernt sind, können wir nicht wissen.

Welches der Modelle das beste ist, hängt davon ab, was man beschreiben oder verstehen möchte und wieviel Aufwand man zu treiben bereit ist. Es gibt durchaus Anwendungen, in denen es völlig ausreicht, Atome als kleine, unteilbare Teilchen zu betrachten, ohne dabei spezifische Eigenschaften dieser Teilchen in Betracht zu ziehen.

Der Name Atom kommt aus dem Griechischen atomos und heißt unteilbar. Das geht auf Demokrit zurück, einem griechischen Philosophen aus dem 5. Jahrhundert vor Christus. Demokrit stützte seine Theorien noch nicht auf Experimente, sondern auf Nachdenken. Gegen die konkurrierende Vorstellung eines kontinuierlichen Universums konnte sich diese Lehre von der "gekörnten" Materie mit leeren Zwischenräumen nicht durchsetzen.

Erste experimentelle Hinweise, dass es Atome geben müsse kamen dann von den Chemikern des 18. Jahrhunderts. Um 1800 formulierte der Engländer John Dalton das nach ihm benannte Gesetz, nach dem sich chemische Verbindugen stets in festen Verhältnissen der einzelnen Stoffe bilden. Damit war die Idee geboren, chemische Verbindungen könnten durch das Aneinanderhaften einzelner Atome zustandekommen.

Thomsonsches Atommodell

Als Joseph J. Thomson 1897 entdeckte, dass die sogenannte Kathodenstrahlung (die man heute in Fensehbildröhren findet) aus geladenen Teilchen besteht, die aus den Atomen kommen, musste die Idee vom unteilbaren Atom aufgegeben werden. Man kann offenbar Teilchen, die man Elektronen nennt aus dem Atom herauslösen.

Ein weniger bekanntes Atommodell, das Dynamidenmodell, stammt von Philipp Lenard, der viel mit Elektronenstrahlen experimentierte und hierfür 1905 den Nobelpreis erhielt. Das Dynamidenmodell unterscheidet sich stark von der heutigen Atomvorstellung und wird deshalb in der Entwichklung der Atommodelle oft nicht erwähnt.

1911 wurde dann ein neues Modell fällig: In seinem berühmten Streuversuch entdeckte Ernest Rutherford, dass die Atome zum größten Teil aus Nichts bestehen und die Materie in sehr kleinen Kernen konzentriert ist.

fliegende Elektronen

Zwei Jahre später entwarf Niels Bohr ein Modell, mit dem er in der Lage war, die Energien der Elektronen mit überraschender Genauigkeit zu erklären. Dieses Modell wies den Weg in die Quantenmechanik und teilte den Elektronen erstmals feste Bahnen zu, auf denen sie sich bewegen sollten. Das Modell hat Bohr später gemeinsam mit Arnold A. Sommerfeld erweitert.

Ich möchte jetzt die historische Reihenfolge verlassen, und einige weitere Modelle und ihre Vereinfachungen vorstellen. Bestrahlt man Atome mit Röntgenstrahlung, so kann man Elektronen aus ihnen herausschlagen. Diese Elektronen bezeichnet man als Photoelektronen. Sieht man sich nun an, wieviel Energie dazu notwendig ist, dann fällt auf, dass nicht alle Elektronen gleich fest gebunden sind. Die Elektronen sind in Schalen angeordnet.

d-Orbitale

In der Chemie verwendet man meist das Orbitalmodell, das wie alle modernen Modelle auf die Quantenmechanik aufbaut. In diesem Modell werden die Elektronen nur durch Bereiche charakterisiert, in denen sie sich wahrscheinlich aufhalten. Diese Bereiche nennt man Orbitale.

Fragen zum Thema

Was haben Spektrallinien und Atommodelle mit der Quantentheorie zu tun?

Wo liegt der Unterschied zwischen dem wellenmechanischen Atommodell (Schrödinger) und dem quantenmechanischen Atommodell?

Suche

Diese Suchmaske ermöglicht es die Seiten der Quantenwelt und andere Seiten des Autors zu durchsuchen:

 

©1999-2014 Joachim Schulz - Nur echt auf www.Quantenwelt.de

Letzte Änderung: 09.10.2003