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Die Geschichte des Atommodells

In diesem Abschnitt geht es darum, woraus Materie besteht und was das für Konsequenzen für uns hat. Du musst dir mal vorstellen: Noch vor etwas mehr als 100 Jahren hatten wir keine Ahnung, woraus Atome bestehen. Unser Bild von den kleinsten Teilchen war damit eigentlich fast noch am Stand der Antike. Aber dann ging alles ziemlich schnell.

Antike Atomvorstellungen

Bereits der griechische Philosoph Demokrit (460 bis 371 v. Chr.) meinte, dass alle Stoffe aus kleinsten, nicht mehr trennbaren Teilchen aufgebaut sein müssten. Weil unteilbar auf Griechisch „atomos„ heißt, nennt man diese kleinsten Teilchen Atome, also die „Unteilbaren“. Man stellte sich damals die Atome wie feste Kugeln vor. Es sollten nach Demokrit etwa 2300 Jahre vergehen, bis man den Beleg hatte, dass Atome doch noch weiter teilbar sind. Dann ging es aber Schlag auf Schlag. Daran kannst du sehr schön erkennen, wie in der Physik Modelle immer mehr verbessert werden (siehe auch Kap. 1).

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Rosinenkuchenmodell

1897 konnte der britische Physiker Joseph J. Thomson (1856-1940) die Existenz von Elektronen nachweisen. Er vermutete, dass das Atom aus einer gleichmäßig verteilten positiven Ladung und den negativ geladenen Elektronen besteht, die sich darin wie Rosinen in einem Kuchen befinden. Deshalb nannte man das Modell auch Rosinenkuchenmodell.

Rutherford'sches Atommodell

Der Traum vom Kuchen war vorbei, als Ernest Rutherford 1911 zeigen konnte, dass die Masse im Atom keineswegs gleichmäßig verteilt, sondern auf einen überaus winzigen Kern konzentriert ist. Rund um den Kern kreisten nach diesem Modell die Elektronen, ähnlich wie Planeten um die Sonne.

Bohr'sches Atommodell

Niels Bohr verbesserte 1913 dieses Modell, indem er annahm, dassdie Elektronen nur auf bestimmten Bahnen um den Kern laufen können. Man nennt sein Modell deshalb auch das Schalenmodell. Es galt wissenschaftlich als fraglich, aber man konnte damit gewisse Beobachtungen sehr anschaulich erklären.

Quantenmechanisches Atommodell

Die Quantenmechanik lieferte in den 1920ern dann das Atommodell, das heute immer noch gültig ist. Werner Heisenberg (1901 — 1976) und der Österreicher Erwin Schrödinger (1887-1961) haben maßgeblich zur Entwicklung dieses Modells beigetragen. Dabei wird den Elektronen keine bestimmte Bahn zugeordnet, sondern eine sogenannte Aufenthaltswahrscheinlichkeit, die man auch Orbital nennt. In diesem Modell hat das Atom keine festen Grenzen mehr. Die Quantenmechanik ist eine ziemlich harte Nuss, auf die wir später („Big Bang 7„) noch einmal ausführlich zurückkommen werden.

Atommodelle




Wichtige Stationen in der Entwicklung des Atommodells. Der Weg von den „harten Kugeln“ bis zum modernen, quantenmechanischen Modell dauerte nur etwa 30 Jahre!

Zusammenfassung

Nach heutiger Auffassung besteht das Atom aus einer Elektronenhülle und einem Kern, der praktisch die gesamte Masse besitzt. Die Elektronen haben keine bestimmten Bahnen, sondern Aufenthaltswahrscheinlichkeiten.