3. Atommodelle, Periodensystem
3a. Rutherfordmodell
Trotz ihrer Bezeichnung (atomos gr. = das Unzerschneidbare) sind Atome nicht unteilbar. Sie bestehen ihrerseits aus den Elementarteilchen. Für die Chemie wichtig sind:
Elementarteilchen
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Symbol
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Masse [units] = [dalton]
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Ladung (in Elementarladungen)
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Elektronen
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e-
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1/2000 u resp. d
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-1
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Protonen
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p+
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1 u resp. d
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+1
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Neutronen
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n
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1 u resp. d
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0 (ungeladen)
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Jedes Atom besteht aus einem Kern und einer Hülle.
Die Protonen und Neutronen eines Atoms bilden dessen Atomkern. Dadurch ist die Masse des Atoms ist auf den Kern konzentriert.
Die Elektronen bilden die Atomhülle, die den Atomkern umgibt. Der Radius der Atomhülle ist etwa 100’000mal grösser als der des Atomkerns. Die fast masselose Hülle macht folglich das Volumen des Atoms aus.
Zwischen Ladungen wirken Kräfte. Gleichnamige Ladungen stossen sich ab, ungleichnamige Ladungen ziehen sich an. Je grösser der Abstand zwischen den Ladungen ist, desto geringer wird die Kraft. Diese beiden Beziehungen sind im Coulomb’schen Gesetz festgehalten:
F = Kraft
k = Konstante
Q = Ladung
r = Abstand
F = k * Q1 * Q2 / r2
Für das Atom bedeutet dies: Die Elektronen in der Hülle werden durch die elektrostatische Anziehung, die Coulombkraft in der Nähe des Kerns gehalten. Im Kern entsteht durch die Coulombkraft eine Abstossung.
Trotzdem halten die Protonen und Neutronen des Kerns zusammen, da gleichzeitig die sehr starken, nur auf kurze Distanz wirkenden Kernkräfte zwischen ihnen wirken. Die mit diesen Kräften zusammenhängenden Phänomene Radioaktivität, Kernspaltung und Kernfusion sind Reaktionen des Atomkerns. Sie deuten auf die ungeheuren Kräfte hin, die im Innern eines Atoms wirken.
Chemische Reaktionen betreffen immer die Hülle. Die Atomkerne werden bei chemischen Prozessen nicht verändert.
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