Das Kern-Huelle-Modell

8. Klasse
Vom Kern-Hülle-Modell zum Schalenmodell
(erweitertes Kern-Hülle-Modell)
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Unterrichtsreihe:
Ein neues Atommodell muss her
Seite im Hefter: .......
Datum: ……………
Ein Experiment von Rutherford im
Jahre 1911 gab erste ernst
zunehmende Aufschlüsse über den
Aufbau der Atome.
Er beschoss eine Goldfolie (und
damit Goldatome) mit positiv
geladene Teilchen (so genannten αStrahlen).
Beobachtungen:
1) Nur sehr wenige dieser positiven
Teilchen wurden abgelenkt.
2) Fast alle positiven Teilchen gehen ungehindert durch die Goldfolie durch.
Schlussfolgerungen:
zu 1)
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zu 2)
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Erst das erweiterte KernHülle-Modell,
das Schalenmodell von
Niels Bohr aus dem Jahre
1913, lieferte die
Möglichkeit chemische
Reaktionen zu deuten oder
vorherzusagen.
Nach dem Schalenmodell
umkreisen die negativ geladenen Elektronen auf
festgelegten Bahnen den
positiven Kern, der zudem
noch elektrisch neutrale
Neutronen enthält.
1/3
Jede mögliche Bahn kann nur eine bestimmte Menge an Elektronen
aufnehmen:
Schale
max. Anzahl
von Elektronen
1.
2.
3.
K
L
M
2
8
18
Jedes Atom versucht eine vollbesetzte
Außenschale (Valenzschale) zu erhalten.
Um dies zu erreichen, werden bei einer
chemischen Reaktion Elektronen
gegenseitig ausgetauscht oder
gemeinsam benutzt.
Es gab jedoch zwei Unstimmigkeiten bei diesem Atommodell:
1. Da sich positive und negative Teilchen gegenseitig anziehen, müssten die
Elektronen von den Protonen im Kern angezogen werden und in den
Kern stürzen. Überlege, warum sie es nicht tun.
2. Die positiven Protonen im Kern liegen alle dicht beieinander. Da sich
gleichnamig geladene Teilchen abstoßen, dürften diese Protonen gar
nicht so dicht beieinander liegen. Was könnte die Protonen
zusammenhalten?
zu 1)
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............................................................................................................
zu 2)
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Zusammenfassung und Ergänzungen:
Atome bestehen aus Elementarteilchen:
Elementarteilchen
Abkürzung
Symbol Ladung
Masse
Aufenthaltsort im Atom
Elektron
e-
einfach
negativ
fast keine (!)
Hülle (groß)
Proton
p+
einfach
positiv
1 u (1 unit)
= 1,66 •10 -24g
Kern (klein)
keine
1 u (1 unit)
= 1,66 •10 -24g
Kern (klein)
Neutron
n
2/3
Der Kerndurchmesser und der Durchmesser der Hülle verhalten sich
1 : 10 000. Wenn ein Tennisball den Kern darstellt, dann nimmt die Hülle einen
Raum von ca. 700 m Durchmesser ein.
Fast die gesamte Masse eines Atoms befindet sich im Atomkern.
Wäre der Kern aus Blei, dann hätte die Atomhülle die Masse einer Seifenblase.
Sämtliche Atomkerne eines mächtigen Gebäudes fänden in einer
Streichholzschachtel Platz, wobei der Inhalt der Schachtel nahezu die gleiche
Masse wie das gesamte Gebäude hätte.
Ein Element ist ein Stoff, der nur aus einer ganz bestimmten Art von Atomen
besteht. So besitzen z.B. alle Aluminium-Atome in einem Aluminiumblech
jeweils immer 13 Elektronen und 13 Protonen. Die Anzahl der Elektronen und
der Protonen ist bei einem Atom immer gleich, ein Atom ist insgesamt
betrachtet elektrisch neutral. Die Protonenzahl, auch Kernladungszahl oder
Ordnungszahl genannt, ist eine für jedes Element charakteristische Größe.
Die Massenzahl ist die Gesamtzahl der Kernbausteine. Manche Atome haben
weniger oder mehr Neutronen als Protonen. Solche Atome des gleichen
Elements, die sich nur in der Neutronenzahl und damit in der Atommasse
unterscheiden, werden Isotope genannt.
Ei n E l em ent ist e i n St o f f ,
d er a u s A t o m e n m it d er g le ic he n
Pr o t o ne nz a h l ( O r d nu ng sz a h l) b e st eht .
Beispiel:
Das Aluminium-Atom besitzt 13 Protonen
und insgesamt 13 Elektronen. Davon
befinden sich zwei Elektronen in der innersten
1. Schale, acht Elektronen in der 2.Schale.
Bleiben noch drei Elektronen, die in der 3.
Schale sind. Ein Aluminium-Atom besitzt also
Bei chemischen Reaktionen sind
drei Valenzelektronen.
in der Regel nur die Elektronen
der äußeren Schale beteiligt.
Man kennzeichnet die Anzahl
dieser Außenelektronen (auch
Valenzelektronen genannt)
durch Punkte, die um das
Elementsymbol angeordnet
werden in einer so genannten
Valenzstrichformel.
Beispiele (Valenzstrichformeln):
3/3