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. http://www.ekato.com/uploads/pics/chemie.jpg http://www.feuerwehr-kleinenglis.de/assets/images/0026-feuer.jpg

Konstante Proportionen Elemente liegen in einer Verbindung immer im gleichen Massenverhältnis vor. (Joseph-Louis Proust, 1754-1828) http://de.wikipedia.org/wiki/Joseph-Louis_Proust

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) Bildquelle: http://de.wikipedia.org/wiki/John_Dalton

Atomhypothese von Dalton (1803) Massenerhaltung, konstante Proportionen und multiple Proportionen lassen sich am einfachsten erklären, wenn man die Materie wie folgt betrachtet: Bildquelle: http://de.wikipedia.org/wiki/John_Dalton

Jedes Element besteht aus kleinsten, nicht weiter teilbaren Teilchen, den Atomen. Alle Atome eines Elements haben die gleiche Größe und die gleiche Masse. Die Atome unterschiedlicher Elemente unterscheiden sich in ihrer Masse. Atome sind unzerstörbar. Sie können durch chemische Vorgänge weder vernichtet noch erzeugt werden. Bei chemischen Reaktionen werden die Atome der Ausgangsstoffe neu angeordnet und in bestimmten Anzahlverhältnissen miteinander verknüpft. Bildquelle: http://www.daviddarling.info/images/Daltons_symbols.gif

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.“ http://de.wikipedia.org/wiki/Demokrit

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) http://de.wikipedia.org/wiki/Charles_Augustin_de_Coulomb

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 + - Anziehung + + Abstossung - - Abstossung

Atombausteine Name Symbol Proton p+ Elektron e- Neutron n0 Ladung + 1e (1.60210-19C) 1e Masse ca. 1u (1.6710-24g) ca. 0.0005u (9.11 10-28g) bekannt seit 1898 (W.Wien) 1919 (Rutherford) 1897 (Thomson) 1932 (Chadwick)

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 Anzahl e- Anzahl n 6 197Au 8

Gesucht: Anzahl p+, e-, n, Symbol Anzahl e- Anzahl n 12 6C 6 197Au 79 118 16 8O 8

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