03.11.Zusammenfassung Atommodelle - FST

Zusammenfassung: Atommodelle
Ein Atommodell ist eine Vorstellung von den kleinsten Teilen der Stoffe.
Lange Zeit gab es keine experimentellen Hinweise für die Existenz
kleinster Teilchen, sondern lediglich die intuitive Ablehnung unendlich
fortsetzbarer Teilbarkeit, sowie die Möglichkeit, die vielfältigen
Eigenschaften von Materialien und Substanzen auf kleinste Teilchen
geringerer Zahl zurückzuführen. Grundlage der Modelle der Neuzeit sind
beobachtbare Eigenschaften der Materie und experimentell ermittelte
Daten.
Auf die Frage, wie man sich denn ein Atom nun vorzustellen habe,
antwortete der Physiker Werner Heisenberg: „Versuchen Sie es gar nicht
erst!“ Die Formulierung der gängigen Atommodelle der
Quantenmechanik bestehen vorrangig aus mathematischen Aussagen.
Die folgende, chronologisch geordnete Liste gibt einen Überblick.
Wichtige Modelle haben Hauptartikel. Aktuell gebräuchliche sind auch im
Artikel Atom im Zusammenhang dargestellt.
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Das Teilchenmodell von Demokrit (etwa 400 v. Chr.), dieser
postulierte die Existenz von verschiedenartigen festen, unteilbaren
Teilchen, die unterschiedlich kombiniert die bekannten Substanzen
bilden.
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Das Dalton-Modell (1803) geht von kleinsten, nicht weiter teilbaren
Teilchen aus, die sich in ihrer Masse unterscheiden und bei
chemischen Reaktionen neu angeordnet und in bestimmten
Anzahlverhältnissen miteinander verknüpft werden.
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Im Dynamidenmodell (1903) von Philipp Lenard bestehen Atome
zum größten Teil aus leerem Raum zwischen kleinen, rotierenden
elektrischen Dipolen, den Dynamiden.
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Nach dem thomsonschen Atommodell (1903) besteht das Atom
aus einer gleichmäßig verteilten positiven Ladung und negativ
geladenen Elektronen, die sich darin bewegen. Dieses Modell wird
auch als Plumpudding-Modell oder zu deutsch
Rosinenkuchenmodell bezeichnet.
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Im planetarischen Modell bzw. Saturnmodell von Nagaoka Hantarō
(1904) ist das Atom eine große, positiv geladene Kugel, die von
den negativ geladenen Elektronen umkreist wird. In Analogie zur
Stabilität der Ringe des Saturns sagte das Modell einen sehr
massereichen Kern voraus, sowie eine (nicht beobachtete)
Energieabstrahlung durch die Bewegung der Elektronen.
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Nach dem rutherfordschen Atommodell (1911) besteht das Atom
aus einem positiv geladenen Atomkern, der nahezu die gesamte
Masse des Atoms beinhaltet, und einer Atomhülle aus Elektronen.
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Nach dem bohrschen Atommodell (1913) besteht das Atom aus
einem positiv geladenen, massetragenden Kern und Elektronen,
die diesen auf diskreten, als stabil postulierten Bahnen umkreisen.
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Das bohr-sommerfeldsche Atommodell (1916) ist eine Erweiterung
des bohrschen Atommodells, in dem auch bestimmte
Ellipsenbahnen um den Atomkern zugelassen sind.
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Nach dem Orbitalmodell (1928) besteht das Atom aus einem Kern,
der von Orbitalen umgeben ist. Die Form der Orbitale ist durch die
räumliche Aufenthaltswahrscheinlichkeit der Elektronen gegeben.
Im strengen Sinn ist ein Orbital eine Lösung der
Schrödingergleichung.
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Das Schalenmodell (Atomphysik) vereinfacht das Atom so, dass
ein positiv geladener Atomkern von Kugelschalen umgeben ist, in
denen sich die Elektronen befinden. Nur die jeweils äußerste
Schale ist für die chemischen Eigenschaften des Elements
verantwortlich. Über die Bewegung der Elektronen wird keine
Aussage gemacht.
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Das Kugelwolkenmodell (kimballsches Atommodell,
Tetraedermodell) ist ein in der Schule häufig verwendetes
Atommodell, welches eine Erweiterung des Schalenmodells
darstellt.
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In einigen Fällen können Atome als Punkte ohne Ausdehnung
genähert werden, etwa beim Modell des idealen Gases, in anderen
als Kugeln mit bestimmtem Volumen, etwa beim Van-der-WaalsGas, das entsprechende Modell heißt auch Punktteilchen-Modell
bzw. inkompressible Kugeln-Modell.
Es gibt auch Modelle, die sich ausschließlich mit dem Atomkern
beschäftigen:
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Das Tröpfchenmodell (1936) beschreibt den Atomkern als
Tröpfchen einer geladenen Flüssigkeit.
Das Schalenmodell (1949) führt den Aufbau der Atomkerne auf
quantenmechanische Gesetzmäßigkeiten (Pauli-Prinzip) zurück,
hier wird den Nukleonen eine relative Bewegungsunabhängigkeit
zugestanden.