Atommodelle: Thomson, Rutherford, Bohr und moderne Theorie

Atommodelle im Überblick

Alton: TA-Bände und identische (mismoelem) verschiedene (otroelem); Verbindungen durch Vereinigung von Atomen; 1. Reorganisation der Atome.

Thomson: Das Rosinenkuchenmodell

J.J. Thomson: Ging von einer positiv geladenen, kompakten Atomkugel aus, in die negativ geladene Elektronen eingebettet sind. Bekannt als das Rosinenkuchenmodell. Im Jahr 1897 zeigte Thomson in einer Entladungsröhre die Existenz von Teilchen, die viel kleiner als das Atom sind: negativ geladene Elektronen. Er bestimmte das Verhältnis zwischen Ladung und Masse und demonstrierte, dass diese Konstante unabhängig vom Kathodenmaterial war.

Rutherford: Der Atomkern

Rutherford: Beobachtete zusammen mit Geiger und Marsden: „Die meisten Teilchen durchdringen die Folie, ohne abgelenkt zu werden.“ Ein kleiner Teil wurde in sehr großen Winkeln abgelenkt. Einige prallten von der Folie zur radioaktiven Quelle zurück. Er stellte fest, dass das Atom aus einem kleinen, zentralen Kern besteht, in dem sich die positiven Ladungen und der Großteil der Masse des Atoms befinden. Der Rest des Atoms ist fast leer.

Rutherford: Beobachtungen bestätigten die Anwesenheit von positiv geladenen Protonen, erklärten aber nicht den Unterschied in den Massen einiger Elemente. Es musste ein weiteres Teilchen geben. Im Jahr 1932 bombardierte James Chadwick Berylliumblech und wies die Emission von hochenergetischen, elektrisch neutralen Teilchen nach: Neutronen.

Bohr: Quantisierte Energieniveaus

Bohr: Basierend auf der Quantentheorie, dem photoelektrischen Effekt und Untersuchungen des Wasserstoffspektrums: „Das Atom besteht aus einem positiven Kern und einer Hülle, in der sich die Elektronen befinden.“ Elektronen können nur stabile Kreisbahnen um den Kern beschreiben: Solange sich ein Elektron auf einem Energieniveau befindet, absorbiert oder emittiert es keine Energie (wenn es sich nicht auf einem niedrigeren Energieniveau befindet). Wenn das Elektron genügend Energie absorbiert, kann es auf ein höheres Energieniveau übergehen (angeregter Zustand). Wenn ein angeregtes Atom auf ein niedrigeres Energieniveau zurückkehrt, emittiert es Photonen.

Quantentheorie und Photoelektrischer Effekt

Max Planck: Argumentierte, dass Atome und Moleküle Energie nur in diskreten Mengen absorbieren oder emittieren. Fünf Jahre später erklärte Einstein den photoelektrischen Effekt: Einige Metalle emittieren Elektronen, wenn Licht einer bestimmten Frequenz auf sie trifft.

Modernes Atommodell

Basiert auf dem Prinzip der Welle-Teilchen-Dualität und der Heisenbergschen Unschärferelation. Im Jahr 1924 sagte Louis de Broglie, dass sich Teilchen wie Wellen verhalten und Welleneigenschaften zeigen. Im Jahr 1927 stellte Heisenberg die Unschärferelation auf, die besagt, dass es unmöglich ist, gleichzeitig die Position und den Impuls eines Elektrons genau zu bestimmen. Je genauer eine Variable bestimmt wird, desto ungenauer wird die andere.