Die Entwicklung der Atommodelle: Von Dalton bis heute

Dalton-Atommodell

Dalton stellte das Atommodell vor, das Atome als unteilbare, feste Kugeln beschreibt und keine Aussagen über deren innere Struktur trifft.

Thomsons Plumpudding-Modell

Das Plumpudding-Modell betrachtet das Atom als einen soliden Bereich positiv geladener Materie, in den Elektronen eingebettet sind. Es handelt sich um ein statisches Modell, bei dem Elektronen aus dem Atom austreten können.

Rutherford-Modell

Rutherford zeigte, dass Atome nicht massiv, sondern größtenteils leer sind. Er schloss daraus, dass sich im Zentrum des Atoms ein kleiner Kern befindet, der positiv geladene Teilchen (Protonen) enthält, um die sich die Elektronen (negative Ladung) bewegen. Zudem vermutete er die Existenz von Neutronen (ungeladene Teilchen) im Kern. Dies ist ein dynamisches Modell mit Kernkraft.

Bohr-Modell

Im Bohr-Modell bewegen sich Elektronen auf kreisförmigen Bahnen mit definierten Radien um den Kern. Das bedeutet, dass nicht alle Bahnen erlaubt sind. In jeder Bahn kann sich nur eine bestimmte Anzahl an Elektronen befinden. Um die Umlaufbahn zu wechseln, muss ein Elektron Energie aufnehmen oder abgeben:

• Sprung auf eine äußere Bahn: Energieabsorption
• Sprung auf eine innere Bahn: Energieemission

Dies beweist, dass Energie quantisiert ist. Im Jahr 1915 korrigierte das Sommerfeld-Modell dies, indem es elliptische Bahnen einführte, was zum Vorläufer des aktuellen Atommodells wurde.

Aktuelles Atommodell

Mit der Entdeckung des Neutrons, dessen Masse der des Protons ähnelt, aber keine elektrische Ladung besitzt, wurde die Beschreibung des Atoms vervollständigt.

Struktur des Atoms

• Kern: Der zentrale Teil, gebildet aus Protonen (p+) und Neutronen (n0). Hier ist die Masse des Atoms konzentriert (m_p+ ≈ m_n0).
• Hülle: Der externe Bereich, der die Elektronen (e-) enthält. Die Masse der Elektronen ist vernachlässigbar. In einem neutralen Atom gilt: Anzahl e- = Anzahl p+. Die Hülle ist praktisch leer.

In diesem Modell sind die Elektronen in Orbitalen verteilt. Dies sind Regionen in der Hülle, in denen die Wahrscheinlichkeit, ein Elektron anzutreffen, sehr hoch ist. Es gibt sieben Energieniveaus (Orbitale), von der niedrigsten Energie (1) bis zur höchsten Energie (7).