Entwicklung der Atommodelle bis Rutherford
Atommodell von Demokrit
In der Antike wurde durch Demokrit der Atombegriff eingeführt. Er betrachtete die Materie als nicht kontinuierlich, sondern als aus Atomen (nicht teilbaren kleinsten Teilchen) bestehend. Diese Vorstellung wurde in der Neuzeit von Dalton aufgegriffen.
Daltons Atommodell (Kügelchenmodell) 1808:
1. Jedes Element besteht aus charakteristischen untereinander gleichen
und unteilbaren Atomen.
2. Die Atome verschiedener Elemente unterscheiden sich nur in der Masse.
3. Die Atome sind Kugeln mit homogen verteilter Masse.
4. Der Zusammenstoß zweier Atome ist vollkommen elastisch.
Hier fehlt ein Bild des Modells!!!
2. Die Atome verschiedener Elemente unterscheiden sich nur in der Masse.
3. Die Atome sind Kugeln mit homogen verteilter Masse.
4. Der Zusammenstoß zweier Atome ist vollkommen elastisch.
Leistungen:
Damit konnten die Gasgesetze hergeleitet, sowie einige Phänomene erklärt werden (Diffusion, Brownsche Bewegung, Änderung der Aggregatzustände). Außerdem die Masse von Atomen.
Grenzen: Das Atommodell von Dalton sagt nichts über Ladungen, deshalb können keine elektrischen Phänomene (z.B. Ionisierbarkeit, Photoeffekt, Glühemission) erklärt werden.
Außerdem konnten in der Folgezeit viele Experimente die nicht erklärt werden:
Gasentladung 1833 Faraday
in verdünnten Gasen unter Hochspannung (Elektrisiermaschine)
Kathodenstrahlen 1869 Hittorf
Schatten von Körpern die vor der Kathode plaziert sind an der gegenüber liegenden Wand, in noch stärker verdünnten Gasen (Vakuum) mit Hochspannung
Photoeffekt 1888 Hallwachs
negative Zinkplatte wird durch UV-Licht entladen
Entdeckung des Elektrons 1897 Thomson
Ablenkung von Kathodenstrahlen aus unterschiedlichen Kathoden durch elektrische und magnetische Felder. Thomson 1894
Thomsonsches Atommodell (Rosinenkuchen) 1904:
Atome bestehen aus einer kugelförmig kontinuierlich verteilten positiven Ladung in die die
Elektronen, wie Rosinen in einem Kuchen eingebettet sind.
Hier fehlt ein Bild des Modells!!!
Leistungen:
Das Modell konnte erklären, weshalb bei Experimenten immer die gleichen negativ geladenen Teilchen aus Atomen herauskommen - egal von welchem Element.
Grenzen:
neue Experimente: Kathodenstrahlexperimente an Aluminiumfenstern Elektronen können 10000 Atomlagen durchdringen
Das Innere von Atomen ist leer. Lenard um 1900 Beschuß von Materie mit α-Strahlung. Rutherford 1909 α-Strahlung besteht aus 2fach positiv geladenen Heliumkernen und ist sehr schwer.
Rutherfordsches Atommodell 1911:
Hier fehlt ein Bild des Versuchs von Rutherford
Wer könnte den Versuchsaufbau zeichnen???
Die Beobachtungen Rutherfords kann man folgender Skizze entnehmen:
Ablenkung der α-Strahlen durch die Kerne der Goldatome.
1. Die Atome haben einen Durchmesser von einem Angström (bestätigt auch
Bärlappversuch). Fast die gesamte Masse befindet sich im Atomkern mit einem
Radius 1/10000 des Atomradius.
2. Die gesamte positive Ladung befindet sich im Kern.
3. Die negative Ladung befindet sich in Form von Elektronen in der Atomhülle. Die Elektronen bewegen sich auf Kreisbahnen um den Kern wie Planeten um die Sonne. Diese Bahnen geben dem Atom seine Größe. Die Zentralkraft ist die elektrostatische Anziehungskraft zwischen positivem Kern und den negativen Elektronen.
Hier fehlt ein Bild des Modells!!!
2. Die gesamte positive Ladung befindet sich im Kern.
3. Die negative Ladung befindet sich in Form von Elektronen in der Atomhülle. Die Elektronen bewegen sich auf Kreisbahnen um den Kern wie Planeten um die Sonne. Diese Bahnen geben dem Atom seine Größe. Die Zentralkraft ist die elektrostatische Anziehungskraft zwischen positivem Kern und den negativen Elektronen.
Leistungen:
Rutherford teilt das Atom also in Atomhülle und Atomkern ein.
Chemie stellt sich demnach als das Zusammenwirken mehrerer Atomhüllen dar.
Grenzen:
Das Modell erklärt nicht die elementspezifischen Emissionsspektren und es läßt keine theoretische Herleitung des Atomradius zu.