Bau der Atome

Demokrit, 400 v. Chr.: kleinste unteilbare Bausteine
17. Jh. Alle Stoffe enthalten positive und negative Ladungen.
Die Träger der negativen Ladungen sind Elektronen.
1909 Der Rutherfordsche Streuversuch

Rutherford'scher Streuversuch

1: α-Strahler; radioaktives Material
99, 99% der α-Teilchen fliegen durch die Folie ohne abgelenkt zu werden!

E:

NameElektronNeutronProton
Ladung (in C) -1, 602176462 ⋅ 10-19 0 1, 602176462 ⋅ 10-19
Symbol e- n e, p, p+
Masse (in u) 1/2000 1, 008 1, 007

Kern-Hülle-Modell⇒ Das Kern-Hülle-Modell der Atome (= das Rutherford'sche Atommodell)

Atomhülle (∅ ca. 10-10 m) vgl. Fernsehturm
(besteht aus Elektronen)
Atomkern (∅ ca. 10-15 m) vgl. Stecknadelkopf
(besteht aus Protonen und Neutronen)

  1. Das Atom besteht aus Atomhülle und Atomkern
  2. Der Atomkern enthält nahezu die gesamte Masse und ist positiv geladen.
  3. Die Atomhülle ist nahezu masselos und ist negativ geladen.

Die Anzahl der Elektronen entspricht der Anzahl der Protonen Atome sind elektrisch Neutral.

Radioaktivität

Entdeckung: 1896 durch Becquerel

Fotopapierversuch von Becquerel

Fotopapier (Reagiert auf Strahlung)

Fotopapierversuch von Becquerel

Nach Entwicklung des Fotos.

Namebestehen ausv in cReichweite (Luft)
α-Strahlung Heliumkern (Heliumatomkern) 5-10% einige cm
β-Strahlung Elektronen 98% einige m
γ-Strahlung Elektromagnetische Welle 100%
Bleiplatten oder Betonwände können γ-Strahlung abschwächen

c ist die Lichtgeschwindigkeit und beträgt in Luft ca. 300.000 km/s

Radioaktive Strahlung entsteht beim Zerfall von instabilen Atomkernen. Entscheidend für die Stabilität ist das Verhältnis von Protonen und Neutronen.

PSE Element

A = Nukleonenzahl = Anzahl der Neutronen + Anzahl der Protonen
Z = Kernladungszahl = Anzahl der Protonen = Anzahl der Elektronen = Ordnungszahl

z.B. Drei Isotope

Elemente sind Stoffe / Atome mit gleicher Protonenzahl.
Isotope sind Stoffe / Atome mit gleicher Protonenzahl aber unterschiedlicher Neutronenzahl.

Die Atomhülle

Kern-Hülle-Modell (Rutherford)

FF = Fliehkraft
FA = Anziehungskraft (elektrostatische Kraft)

Energie der Elektronen in der Hülle

Kern-Hülle-Energiegroßer Abstand: kleine Anziehungskraft

kleiner Abstand: große Anziehungskraft

Ionisierungsenergie ist die Energie, die zur Abtrennung eines Elektrons vom Atom benötigt wird. Je näher das Elektron am Atomkern ist, desto mehr Ionisierungsenergie wird benötigt.

Atome, die zu viele oder zu wenige Elektronen besitzen nennt man Ionen.

Diskussion:

1. Sind mehr Protonen im Kern, werden die Elektronen stärker angezogen, d.h. → höhere Ionisierungsenergie.

Atomradius He < H

Ne < L

zwei ungleichmäßige Sprünge

z.B. zur Abspaltung eines Elektrons bei Natrium ist sehr viel weniger Energie notwendig als bei Neon, d.h. dieses Elektron ist viel weiter vom Kern entfernt.

genauso:

bisher: Atomkern-Hülle-Modell

Die Elektronen der Atome haben nicht alle die gleichen Energiestufen, d.h. bilden sich Elektronengruppen mit verschiedenen Umlaufbahnen (Schalen)

Atommodell von Niels Bohr (1885 - 1962)

Die Atomhülle ist aus Schalen aufgebaut. Diese enthalten eine bestimmte Anzahl von Elektronen mit gleicher Energie.

Diese Schalen werden von innen nach außen mit der Hauptquantenzahl 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7.

Die maximale Anzahl der Elektronen auf einer Schale berechnet man aus 2n2

Einteilung der Elemente im Periodensystem

1869 Mayer / Mendelejew

historisch:

heute:

Fe im Schalenmodell

Material

Quellen:
Rutherford'scher Streuversuch