Atommodelle: Plum-Pudding, Rutherford, Bohr & Quantenzahlen

Atommodelle im Überblick

Plum-Pudding-Modell

Das Atom ist ein fester Bereich positiver elektrischer Ladung. Elektronen sind in diesem Bereich in ausreichender Anzahl eingebettet, um die positive elektrische Ladung der Kugel zu neutralisieren.

Rutherford-Modell

Das Atom hat einen zentralen Kern, der fast die gesamte Masse des Atoms enthält und eine positive Ladung aufweist. Elektronen mit sehr geringer Masse und negativer Ladung kreisen in konzentrischen Bahnen um den Kern. Die Elektronen um den Kern werden durch die elektrische Anziehung zwischen den Ladungen (+ und -) gehalten. Die Summe der negativen Ladungen muss gleich der positiven Ladung des Kerns sein, da das Atom neutral ist.

Bohr-Modell

1. 1. Postulat: Die Elektronen kreisen in Kreisbahnen um den Kern. Die kreisenden Elektronen strahlen keine Energie ab.
2. 2. Postulat: Nicht alle Bahnen sind möglich. Elektronen kreisen nur in Bahnen, für die gilt: mvr = n (h/2π).
3. 3. Postulat: Wenn ein Elektron von einer Bahn in eine Bahn mit geringerer Energie übergeht, wird die Energiedifferenz zwischen den beiden Bahnen als elektromagnetische Strahlung abgegeben. Umgekehrt kann Energie absorbiert werden. Die Energie entspricht: ΔE = h * ν

Quantenzahlen

• Hauptquantenzahl: Quantisierung der Energie von Elektronen. Bestimmt den Abstand zum Kern, den Radius der Bahn, die Entfernung des Elektrons zum Kern.
• Neben- oder Azimutalquantenzahl: Quantisierung des Drehimpulses. Bestimmt die Exzentrizität bzw. die Form des Orbitals.
• Magnetische Quantenzahl: Quantisierung des Neigungswinkels der Bahn.
• Spinquantenzahl: Quantisierung des magnetischen Moments des Elektrons, das dem Spin des Elektrons um sich selbst zugeschrieben wird.

Weitere Regeln

• Pauli-Prinzip: In einem einzigen Atom können nicht zwei Elektronen existieren, die in allen vier Quantenzahlen übereinstimmen.
• Hundsche Regel (Regel der maximalen Multiplizität): Elektronen verteilen sich so lange wie möglich einzeln auf die Orbitale des gleichen Sublevels, bevor sie Paare bilden.
• Madelung-Regel: Das Orbital mit der niedrigeren Summe aus n + l hat die niedrigere Energie. Bei gleichem Wert von n + l hat das Orbital mit dem niedrigeren n die niedrigere Energie.