Rosinenkuchenmodell von Thomson

Info zu Thomson

Joseph John Thomson (1856 -1940) war ein britischer Physiker. Er entdeckte 1897 – etwa zeitgleich mit dem deutschen Physiker Emil Wiechert – das Elektron.

Im Jahr 1897 entdeckte Joseph John Thomson bei Untersuchungen einer Glühkathode, dass es sich bei der austretenden Strahlung um einen Strom von Teilchen handeln müsse. Diese auf diese Weise entdeckten Teilchen (“die Elektronen“) ließen sich durch ein Magnetfeld ablenken und besaßen eine fast 2000 mal kleinere Masse als das leichteste bekannte Atom (Wasserstoff). Die Elektronen und des Magnetismus waren aber nicht mit der damaligen Vorstellung vom Aufbau der Atome vereinbar.

Thomson erweiterte deshalb die Aussagen von Demokrit und Dalton und  fügten den Atommodellen die Elektronen hinzu und entwickelte sein Rosinenkuchenmodell.
Durch sein neues Atommodell konnte Thomson die Kathodenstrahlung (ein Strom von elektrischen Teilchen) sowie die Erkenntnisse aus der Elektrolyse-Forschung von Michael Faraday erklären.
© Bernhard GrotzDas Thomson-Modell, Text angepasst von A.Spielhoff, CC BY-NC SA 3.0

Aussagen von dem Rosinenkuchenmodell von Thomson

  • Jeder Stoff besteht aus kleinsten, unteilbaren Teilchen, den Atomen.
  • Alle Atome eines Elements haben das gleiche Volumen und die gleiche Masse.
    Die Atome unterschiedlicher Elemente unterscheiden sich in ihrem Volumen und in ihrer Masse.
     © Wikipedia, Demokrit, 28.01.2020, Angepasst von A.Spielhoff,  CC BY SA 3.0

  • Atome sind unzerstörbar. Sie können durch chemische Reaktionen weder vernichtet noch erzeugt werden.
  • Bei chemischen Reaktionen werden die Atome der Ausgangsstoffe nur neu angeordnet und in bestimmten Anzahlverhältnissen miteinander verbunden.
     © Wikipedia, John Dalton, 27.01.2020, CC BY SA 3.0

  • Atome bestehen aus einer amorphen positiven Masse in der elektrisch negativ geladene Elektronen eingelagert sind – wie Rosinen in einem Kuchen.
  • Die Atome sind nach außen hin neutral. Sie können jedoch Elektronen abgeben oder zusätzliche aufnehmen.
    Daraus ergeben sich folgende Möglichkeiten.

Möglichkeiten von Atomen:

  • Atome können Elektronen abgeben und werden dann zu elektrisch positiv geladenen Ionen (Kationen).
  • Atome können Elektronen aufnehmen und werden dann zu elektrisch negativ geladenen Ionen (Anionen).

Die Modellart

Das Modell ist sehr einfach aufgebaut und wird heute eigentlich nicht mehr verwendet.

Darstellung eines Sauerstoff Atoms mit dem Rosinenkuchenmodell

A.Spielhoff, 3 Rosinenkuchen, CC BY 4.0

A.Spielhoff, 3-Rosinenkuchenmodell,  CC BY SA 4.0

Genauigkeit des Modell am Beispiel eines Autos

L.Ebbersmeyer, Modell 2 (Thomson), CC BY SA 4.0

L.Ebbersmeyer, Modell 2 (Rosinenkuchenmodell),  CC BY SA 4.0

Beispiele zu dem Rosinenkuchenmodell

Atome sind nach außen hin neutral.
Das bedeutet, dass die Anzahl der Elektronen im Atom genau so groß ist, dass die positive Ladung kompensiert wird.
© A.Spielhoff, Rosinenkuchen – Atome, CC BY 4.0
Wie man am Beispiel der vier Atome sehen kann ist die Anzahl der Elektronen immer genau so groß wie die positive Ladung der amorphen Masse.

Aber was passiert wenn das Atom Elektronen aufnimmt oder abgibt?


© A.Spielhoff, Rosinenkuchen – Reaktion Be 2+, CC BY 4.0
Wenn das neutrale Beryllium Atom (mit der Ordnungszahl 4) zwei Elektronen ab gibt, wird es ein zweifach positiv geladenes Beryllium Ion (Be2+) (Kation). Denn die amorphen Masse ist weiterhin vierfach positiv (4+) geladen. Aber in ihr eingebettet sind jetzt nur noch zwei negativ geladene Elektronen (2-). Das komplette Beryllium Atom ist deshalb ein zweifach positiv (2+) geladen Ion.

© A.Spielhoff, Rosinenkuchen – Reaktion F 1-, CC BY 4.0
Das neutrale Fluor Atom (Ordnungszahl 9) besitzt 9 negative Elektronen (-9) und eine Masse die neunfach positive (+9) geladen ist. Wenn Fluor ein Elektronen hinzubekommt dann hat es anschließend 10 negative Elektronen (-10) aber weiterhin eine neunfach positive (+9) Masse. Das Fluor wird hierdurch zum einfach negativ geladenen Flourid Ion (F 1-) (Anion).

Mit dem Rosinenkuchenmodell lassen sich erklären:

  • die Entstehung von positiven und negativen Ionen.
  • Magnetismus
  • Elektrolyse 

Youtube Video "Frühe Atommodelle (Dalton, Thomson, Rutherford, Bohr)"

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