Atommodelle und Spektren: Von Rutherford bis Heisenberg

1. Rutherfordsches Atommodell

• Das Atom besitzt einen positiv geladenen Kern, der nahezu die gesamte Masse des Atoms enthält.
• Negativ geladene Elektronen bewegen sich auf kreisförmigen Bahnen um den Kern.
• Die Summe der negativen Ladungen der Elektronen entspricht der positiven Ladung des Kerns, wodurch das Atom elektrisch neutral ist.

2. Atomspektren

Ein Spektrum ist die Zerlegung einer Welle in ihre einfachen Bestandteile. Je nach Untersuchung der emittierten oder absorbierten Energie unterscheidet man:

Emissionsspektrum

Elektromagnetische Strahlung, die direkt von einem Körper emittiert wird. Dies hängt von der Natur des Körpers und den Bedingungen ab (z. B. Lichtbogen, Flamme, Funken, Thermolumineszenz).

Absorptionsspektrum

Zeigt die Energien, die von einer Einrichtung oder einem Stoff absorbiert wurden.

Zudem kann man nach der Struktur unterscheiden:

• Linienspektrum: Die emittierte oder absorbierte Strahlung entspricht einzelnen Atomen bei elektronischen Übergängen zwischen zwei Energieniveaus.
• Bänderspektrum: Entsteht, wenn sich Atome zu Molekülen verbinden; die Spektren sind spezifisch für das Molekül.
• Kontinuierliches Spektrum: Das gesamte Energiespektrum in einem gewählten Bereich ist ohne Diskontinuitäten sichtbar.

3. Bohrsches Atommodell

• 1. Postulat: Elektronen umkreisen den Kern auf stationären Bahnen, ohne Energie zu emittieren.
• 2. Postulat: Bahnen sind nur möglich, wenn der Drehimpuls des Elektrons ein Vielfaches von h/2π ist (m · v · r = n · h / 2π).
• 3. Postulat: Wechselt ein Elektron von einer höheren zu einer niedrigeren Umlaufbahn, wird die Energiedifferenz als elektromagnetische Strahlung emittiert (E₂ - E₁ = h · ν).

4. Sommerfeld-Erweiterung des Bohr-Modells

Sommerfeld erweiterte das Modell, um die Energie der Elektronen präziser zu beschreiben. Er schlug vor, dass Elektronen sich auf elliptischen Bahnen bewegen und existierende Unterenergieniveaus innerhalb der Umlaufbahnen berücksichtigen.

5. Heisenbergsche Unschärferelation

Nach diesem Prinzip ist es unmöglich, gleichzeitig Ort und Impuls eines Teilchens mit absoluter Präzision zu bestimmen.