Atommodelle und Chemische Bindungen: Eine Einführung

Grundlagen der Atomtheorie und chemischen Bindung

Historische Atommodelle

Daltons Atommodell

Es besagt, dass Materie aus Atomen besteht, die kugelförmig, fest und unteilbar sind. Nach Dalton versuchten Wissenschaftler, das Atom immer genauer zu beschreiben, was zur Entwicklung weiterer Modelle führte.

Thomsons Atommodell

Dieses Modell beschreibt das Atom als eine positiv geladene Vollkugel, in die Elektronen (negativ geladen) eingebettet sind, ähnlich einem Rosinenkuchen (Plum-Pudding-Modell).

Rutherfords Atommodell

Rutherford stellte fest, dass das Atom größtenteils leer ist. Es besteht aus einem kleinen, dichten, positiv geladenen Kern, in dem sich Protonen befinden. Elektronen umkreisen diesen Kern auf Kreisbahnen.

Bohrs Atommodell

Als Verbesserung von Rutherfords Modell besagt Bohrs Atommodell, dass Elektronen den Kern auf bestimmten, stabilen Kreisbahnen umkreisen. Jede dieser Bahnen ist mit einer spezifischen Energie verbunden, und Elektronen können nur zwischen diesen Energieniveaus wechseln.

Modernes Atommodell und Atomstruktur

Aufbau des Atoms

• Kern: Der zentrale Teil des Atoms, der fast die gesamte Masse enthält. Er besteht aus:
  • Protonen: Positiv geladene Teilchen.
  • Neutronen: Elektrisch neutrale Teilchen mit einer Masse, die fast der von Protonen entspricht.
• Atomhülle: Der Bereich um den Kern, in dem sich die Elektronen befinden.
  • Elektronen: Negativ geladene Teilchen, die in verschiedenen Energieniveaus und Orbitalen verteilt sind.

Wichtige atomare Kennzahlen

• Ordnungszahl (Z): Die Anzahl der Protonen im Kern eines Atoms. Sie definiert das chemische Element.
• Massenzahl (A): Die Gesamtzahl der Nukleonen (Protonen und Neutronen) im Atomkern.
• Isotope: Atome desselben Elements (gleiche Ordnungszahl Z), die aber eine unterschiedliche Massenzahl A haben (d.h., eine unterschiedliche Anzahl von Neutronen).
• Atomare Masseneinheit (u): Eine spezielle Einheit zur Angabe von Atommassen. 1 u entspricht einem Zwölftel der Masse eines Kohlenstoff-12-Atoms.

Chemische Bindungen

Eine chemische Bindung ist die Verbindung, die zwischen Atomen entstehen kann, um stabilere Moleküle oder Gitter zu bilden. Es gibt verschiedene Arten chemischer Bindungen.

Ionenbindung

Die Ionenbindung entsteht, wenn ein Atom Elektronen abgibt oder aufnimmt und dadurch zu einem Ion wird:

• Verliert ein Atom ein Elektron, wird es zu einem positiv geladenen Ion (Kation).
• Gewinnt ein Atom Elektronen, wird es zu einem negativ geladenen Ion (Anion).

Die Bindung erfolgt durch die elektrostatische Anziehung zwischen diesen entgegengesetzt geladenen Ionen.

Metallbindung

Die Metallbindung ist die charakteristische Bindung zwischen Metallatomen. Dabei geben Metallatome ihre Valenzelektronen ab und bilden positive Ionen, die in einem geordneten Kristallgitter angeordnet sind. Die freibeweglichen Elektronen bilden ein "Elektronengas", das die positiven Ionen zusammenhält und für die typischen Metalleigenschaften (z.B. elektrische Leitfähigkeit) verantwortlich ist.