Hintergrundinformationen
Atome - Allgemein
Bestandteile der Atome
Atome sind die Bausteine, aus denen alle unsere bekannten Stoffe bestehen. Sie sind also die kleinsten Teilchen, die noch einem Element entsprechen.
Der Begriff Atom leitet sich von dem griechischen Wort átomos her. Dass bedeutet so viel wie unteilbar (siehe auch Teilchenmodell von Demokrit). Heute wissen wir aber, dass Atome nicht unteilbar sind.
Sie bestehen wiederum aus den sogenannten Elementarteilchen.
© Text von serlo.org, Atome, Angepasst von A.Spielhoff, CC BY-SA-4.0
Sie bestehen wiederum aus den sogenannten Elementarteilchen.
© Text von serlo.org, Atome, Angepasst von A.Spielhoff, CC BY-SA-4.0
Die Elementarteilchen
Elementarteilchen
Vorkommen
Symbol
Ladung
Masse in Unit
Masse in Unit gerundet
Protonen (Nukleon)
Atomkern
p+
Positiv
1,0072764 u
1,0 u
Neutron (Nukleon)
Atomkern
n
Ungeladen / Neutral
1,0086649 u
1,0 u
Elektronen
Atomhülle
e–
Negativ
0,0005485 u
0,0 u
- Die Anzahl der Protonen unterscheidet sich von Element zu Element.
(Ist die Anzahl der Protonen in zwei Atomen gleich, gehören sie zum selben Element.) - Unterscheidet sich die Anzahl an Neutronen in einem Element spricht man von Isotopen.
- Unterscheidet sich die Anzahl der Elektronen spricht man von Ionen.
In dem Bild kannst du erkennen, dass das Atom zwei Protonen, zwei Neutronen und zwei Elektronen besitzt. Es ist somit eindeutig dem Element Helium zuzuordnen.
Welches Element wie viele Elementarteilchen besitzt,
kannst du im
Periodensystem der Elemente nachlesen.
© Text von serlo.org, Atome, Angepasst von A.Spielhoff, CC BY-SA-4.0
kannst du im
Periodensystem der Elemente nachlesen.© Text von serlo.org, Atome, Angepasst von A.Spielhoff, CC BY-SA-4.0
Aufbau der Atome
Atome bestehen aus einem Atomkern und einer Atomhülle.
Während sich die Nukleonen (Protonen und Neutronen) im Kern des Atoms befinden, sind die Elektronen in ständiger Bewegung und bilden eine Hülle um den Atomkern.
Von der Hülle mit ihren Elektronen gibt es verschiedenen Atommodelle.
Wie genau die Atome aussehen, hat bis heute noch niemand herausgefunden. Denn die Atome sind so klein, dass man sie selbst unter dem besten Mikroskop nur schemenhaft erkennen kann. Selbst das größte Atom ist nur 0,0000005 Millimetern.
Wie genau die Atome aussehen, hat bis heute noch niemand herausgefunden. Denn die Atome sind so klein, dass man sie selbst unter dem besten Mikroskop nur schemenhaft erkennen kann. Selbst das größte Atom ist nur 0,0000005 Millimetern.
Allerdings können die Atome modellhaft beschrieben werden.
© Text von serlo.org, Atome, Angepasst von A.Spielhoff, CC BY-SA-4.0
Je nach Komplexität benutzt man hierfür verschiedene Atommodelle.
- Nach dem Kern-Hüllen-Modell von Rutherford umkreisen die Elektronen den winzigen Atomkern.
- Nach Schalenmodell von Bohr, umkreisen die Elektronen den Atomkern in festen Bahnen.
- Nach dem Orbitalmodell, dem Kugelwolkenmodell und dem Toytomics Atommodell halten sich die Elektronen in bestimmten Räumen um den Atomkern herum auf. Die Räume werden auch Orbital oder Kugelwolken genannt.
Atommodelle und deren aufeinander aufbauenden Erkenntnisse.
Teilchenmodell von Demokrit
- 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
Kugelteilchenmodell von Dalton
- 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
Rosinenkuchenmodell von Thomson
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).
Kern-Hüllen-Modell von Rutherford
- Atome besitzen einen winzigen Atomkern, der aus positiven Protonen aufgebaut ist. Die Elektronen befinden sich in der Atomhülle.
- Atome enthalten eine gleiche Anzahl von positiv geladenen Protonen und negativ geladenen Elektronen, daher sind Atome nach außen hin elektrisch neutral.
Schalenmodell von Bohr
- Die Atomhülle mit Elektronen besteht aus mehreren Schalen.
Jede Schale fasst eine bestimmte maximale Anzahl von Elektronen:- K-Schale=2
- L- Schale=8
- M-Schale=18
- etc. (maximale Elektronen = 2⋅Schalen 2)
Orbitalmodell
- Die Elektronen befinden sich in sogenannten Orbitalen.
(Ein Orbital beschreibt einen bestimmten Bereich / Raum um einen Atomkerne, in dem sich ein Elektron mit einer Wahrscheinlichkeit von ungefähr 90 % aufhält.
Die genaue Position des Elektrons kann nicht ermittelt werden.) - Jede Schale enthält eine bestimmte Anzahl von Orbitalen, die jeweils zwei Elektronen fassen.
- K-Schale= 1 • s-Orbital,
- L- Schale= 1 • s-Orbital, 3 • p-Orbitale,
- M-Schale= 1 • s-Orbital, 3 • p-Orbitale, 5 • d-Orbitale.
- (Anzahl Orbital = Schalen 2)
- Die s-Orbitale sind kugelförmig, die p-Orbitale hantelförmig, die d & f -Orbitale recht komplex
- Die Orbitale einer Schale werden zunächst alle einfach und dann doppelt besetzt (Pauli-Prinzip / Verbot).
- Bindungen entstehen durch Überlappung einfach besetzter Orbitale.
Kugelwolkenmodell von Kimball
Das Kugelwolkenmodell ist eine Vereinfachung des Orbitalmodells.
- Die Elektronen befinden sich in „kugelförmigen Ladungswolken“ (kurz: Kugelwolken).
- Jede Schale enthält eine bestimmte Anzahl von Kugelwolken, die jeweils maximal zwei Elektronen fassen.
- K-Schale=1 Kugelwolke,
- L- Schale=4 Kugelwolke,
- M-Schale=9 etc. Kugelwolke etc.
- (Anzahl Kugelwolken = Schalen 2)
- In der äußersten Schale können sich nie mehr als 4 Kugelwolken (also maximal 8 Elektronen) befinden, wobei die Kugelwolken den größtmöglichen Abstand zueinander einnehmen.
- Die Kugelwolken einer Schale werden zunächst alle einfach und dann doppelt besetzt.
- Bindungen entstehen durch Überlappung einfach besetzter Kugelwolken.
Die Größe vom Atomkern
Die Größe vom Atomkern
Genauere Messungen ergaben, dass der Atomkern mit einem Durchmesser von 10-14 m (0,00000000000001 m) 10.000 mal kleiner ist als das gesamte Atom, dessen Durchmesser 10-10 m (0,0000000001 m) beträgt.
In dem links dargestellten Bild von dem Atom müsste der Atomkern wenn er denn richtig gezeichnet wäre ca. 0,002 mm groß sein und die Elektronen noch erheblich keiner. Ein gezeichnetes Atom würde dann aussehen wie das Bild auf der rechten Seite und wäre nicht mehr sehr anschaulich. Deshalb zeichnet man die Atome immer mit stark vergrößerten Atomkern und Elektronen.
