Diese Präsentation soll klären aufgrund welcher experimentell ermittelten Kenntnisse eine Atomhypothese entwickelt wurde



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Atomhypothese Atommodell: Kern-Hülle Schalenmodell


Diese Präsentation soll klären

  • aufgrund welcher experimentell ermittelten Kenntnisse eine Atomhypothese entwickelt wurde

  • dass das Atom nicht atomos ist

  • welche Kräfte zwischen Ladungen wirken

  • aus welchen Elementarteilchen ein Atom aufgebaut ist

  • wie gross Atome und ihre Bausteine sind

  • wie die Atombausteine verteilt sind



Massenerhaltung

  • Bei chemischen Reaktionen ändert sich die Masse der beteiligten Stoffe nicht.



Konstante Proportionen

  • Elemente liegen in einer Verbindung immer im gleichen Massenverhältnis vor.

  • (Joseph-Louis Proust,

  • 1754-1828)



Multiple Proportionen

  • Bilden zwei Elemente mehrere Verbindungen miteinander, so gilt:

  • Die Massen des einen Elements, die sich mit immer der gleichen Masse des anderen Elements verbinden, stehen im Verhältnis einfacher ganzer Zahlen zueinander.

  • John Dalton (1766-1844)



Atomhypothese von Dalton (1803)

  • Massenerhaltung, konstante Proportionen und multiple Proportionen lassen sich am einfachsten erklären, wenn man die Materie wie folgt betrachtet:





Bereits die alten Griechen...

  • Demokrit (460 – 317 vChr):

  • „Nur scheinbar hat ein Ding eine Farbe, nur scheinbar ist es süss oder bitter; in Wirklichkeit gibt es nur Atome und leeren Raum.“



Atombausteine

  • atomos bedeutet unteilbar, unzerstörbar.

  • Doch bereits bei Zufuhr geringer Energiebeträge gelingt es, aus elektrisch nicht geladener Materie elektrisch geladene Teilchen zu entfernen!

  • (Z.B. wenn man in trockenen Räumen eine Katze streichelt, „zwickt“ es)

  • Daher liegt der Schluss nahe: Atome sind aus geladenen Teilchen aufgebaut.



Ladung

  • Es gibt positiv geladene, negativ geladene und ungeladene (= neutrale) Teilchen.

  • Einheit der Ladung:

  • C (Coulomb)

  • Charles Augustin de Coulomb (1736-1806)



Ladung

  • Die kleinste in der Natur frei vorkommende Ladung ist die Elementarladung (1e=1.60210-19C)

  • Zwischen Ladungen wirken Kräfte:

  • + - Anziehung

  • + + Abstossung

  • - - Abstossung



Coulomb-Gesetz

  • Die zwischen zwei Ladungen wirkende Kraft berechnet sich wie folgt:

  • F: Kraft

  • k: Konstante

  • Q1, Q2: Ladungen

  • r: Abstand zwischen den Ladungsschwerpunkten



Atombausteine



Atombau

  • Die Anzahl Protonen ist bestimmend dafür, um welches Element es sich handelt.

  • Die Anzahl Protonen ist gleich gross wie die Anzahl Elektronen; die Anzahl Neutronen ist variabel.

  • Grösse eines Atoms:

  • Durchmesser des kleinsten Atoms d=10-10m

  • http://powersof10.com/



Atomsymbol

  • Ordnungszahl=Anzahl Protonen

  • Nukleonenzahl (=Massenzahl)

  • = Summe der Protonen und Neutronen

  • Ladung nur schreiben wenn von 0 verschieden



Gesucht: Anzahl p+, e-, n, Symbol



Gesucht: Anzahl p+, e-, n, Symbol



Rutherford-Modell

  • Das Kern-Hülle-Modell des Atoms wurde von E. Rutherford entwickelt

  • Link zu einer Animation des Experiments



Rutherford-Modell

  • Dimensionen

  • Durchmesser Atom: ca. 10-10 m

  • Durchmesser Kern: ca. 10-15 m

  • Vergleich: Wäre das Atom so gross, dass es in der Gymerhalle Platz hätte (d=20m), so hätte der Kern einen Durchmesser von d=0.2mm (entspricht der Dicke eines Schreibpapiers)



Atomhülle

  • Man misst die Ionisierungsenergie, d.h. die Energie, die zum Abspalten eines Elektrons vom Atom notwendig ist.

  • Man erwartet einen mehr oder weniger gleichmässigen Anstieg (Coulombgesetz).







Schalenmodell

  • Wären alle Elektronen gleich weit vom Kern entfernt, so würde die Ionisierungsenergie von Elektron zu Elektron gleichmässig ansteigen.

  • Einfachste Interpretation des gemessenen Verlaufs der Ionisierungsenergien:

  • Elektronen befinden sich in unterschiedlichen Abständen vom Kern, in den so genannten SCHALEN.



Schalenmodell



Atombau und Periodensystem

  • Animation

  • www.periodictable.com



Atombau und Periodensystem

  • Hauptgruppennummer: Anzahl Valenzelektronen

  • Periodennummer:

  • Anzahl

  • Elektronenschalen




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