Atommodelle: Von Rutherford bis Bohr erklärt

Elementarteilchen und ihre Eigenschaften

• Elektron: Masse 9,109534 x 10^-31 kg, Ladung -1,602189 x 10^-19 C
• Proton: Masse 1,672649 x 10^-27 kg, Ladung 1,602189 x 10^-19 C
• Neutron: Masse 1,674954 x 10^-27 kg

Quantenzahlen und Orbitale

Die Quantenzahlen beschreiben den Zustand der Elektronen:

• Hauptquantenzahl (n): Energieniveau
• Nebenquantenzahl (l): Orbitalform (0 bis n-1)
• Magnetquantenzahl (m_j): Orbitalorientierung
• Spinquantenzahl: Elektronenspin

Das quantenmechanische Modell beschreibt das Verhalten von Elektronen nicht als exakte Flugbahnen, sondern als Orbitale – Bereiche hoher Aufenthaltswahrscheinlichkeit.

Das Rutherford-Modell

• Der Kern ist positiv geladen und enthält fast die gesamte Masse.
• Die Elektronen umkreisen den Kern wie Planeten in einem Sonnensystem.
• Der Kernradius ist etwa 100.000-mal kleiner als der Atomradius.

Einschränkungen des Rutherford-Modells

Nach der klassischen Physik müssten beschleunigte Elektronen Energie in Form von elektromagnetischer Strahlung abgeben. Dadurch würden sie auf einer spiralförmigen Bahn in den Kern stürzen, was das Atom instabil machen würde.

Das Bohr-Modell

• Die Energie der Elektronen im Atom ist quantisiert.
• Elektronen bewegen sich auf stationären, erlaubten Kreisbahnen um den Kern.
• Jede Bahn entspricht einem Energieniveau, das mit einer natürlichen Zahl verknüpft ist.
• Der Drehimpuls ist ein Vielfaches von h/2π (wobei h das Plancksche Wirkungsquantum ist).
• Energie wird nur absorbiert oder emittiert, wenn ein Elektron zwischen Energieniveaus wechselt: ΔE = E_f - E_i.