Die Entwicklung der Atommodelle und chemische Bindungen

Die Geschichte der Atommodelle

Demokrit: Die Unteilbarkeit der Materie

Demokrit schlug vor, dass Materie in immer kleinere Stücke geteilt werden kann, bis man zu sehr kleinen, ewigen, unsichtbaren und unteilbaren Bestandteilen gelangt. Diese nannte er Atome (griechisch für „unteilbar“).

John Dalton (1808): Das wissenschaftliche Modell

John Dalton postulierte, dass Materie aus unteilbaren und unzerstörbaren Teilchen aufgebaut ist. Seine Kernaussagen waren:

• Alle Atome eines Elements sind identisch.
• Durch die Kombination verschiedener Elemente in einem bestimmten Verhältnis werden Verbindungen gebildet.

Joseph John Thomson (1897): Das Elektron

Thomson verifizierte experimentell die Existenz des Elektrons. Da dessen Masse viel geringer war als die der Atome, besaß dieses Modell eine negative Ladung. In diesem Modell sind Atome teilbar; sie bestehen aus einer positiven Ladung, in die die Elektronen eingebettet sind.

Ernest Rutherford (1911): Der Atomkern

Rutherford fand heraus, dass Alphateilchen, die auf ein sehr dünnes Goldblatt geschossen wurden, um mehr als 90° von ihrer ursprünglichen Flugbahn abwichen.

Das Rutherfordsche Atommodell

Beim Bau des Atoms nimmt ein sehr kleiner zentraler Bereich, der Kern, die meiste Masse und die positive Ladung ein. Die Elektronen umkreisen diesen Kern.

Die moderne Atomstruktur

Im Zentrum liegen die Protonen und Neutronen. In der Hülle (Kruste) befinden sich die Elektronen, die eine Masse haben, welche mehr als 1000-mal kleiner ist.

Elektronenverteilung

Elektronen werden in Schichten (Energieniveaus) rund um den Atomkern verteilt. Jede Schicht kann eine maximale Anzahl an Elektronen aufnehmen, wobei die letzte Schicht maximal 8 Elektronen (die Valenzelektronen) hält.

Ionenbildung

Atome mit wenigen Elektronen neigen dazu, diese zu verlieren und werden zu positiven Ionen (Kationen). Atome, deren Elektronenanzahl nahe an 8 liegt, neigen dazu, Elektronen zu gewinnen, um die erforderliche Anzahl zu erreichen, und werden zu negativen Ionen (Anionen).

Moleküle, Elemente und Verbindungen

Ein Element ist eine reine Substanz, die aus identischen Atomen besteht. Eine reine Substanz als Verbindung entsteht aus verschiedenen Atomen chemischer Elemente, die in einem einfachen numerischen und konstanten Verhältnis zueinander stehen; sie können in andere Elemente getrennt werden.

Chemische Bindungen

Ionenbindung

Dies passiert, wenn Elektronen zwischen zwei Atomen von Elementen mit sehr unterschiedlicher Elektronegativität (Nichtmetalle und Metalle) übertragen werden.

Kovalente Bindungen

Atome binden sich hierbei, um die Elektronenkonfiguration eines Edelgases zu erreichen.

Metallische Bindung

Atome binden sich, indem sie ihre äußeren Elektronen abgeben und eine Struktur bilden, in deren Mitte jeder Netzknoten durch Kationen des Metalls besetzt ist. Die Elektronen bilden eine Elektronenwolke, die eine große Freiheit genießt.