Die Geschichte der Atommodelle.

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1 Die Geschichte der Atommodelle

2 Vorherige Erkenntnis:
Zeit: ca. 400 v. Chr. Vorherige Erkenntnis: Es war einmal ein griechischer Philosoph, der sich folgendes Gedankenexperiment zum Aufbau der Materie machte: Leukipp „Wenn man einen Apfel in immer kleinere Stücke teilt, so würden die Teile irgendwann unendlich klein sein. Sie beständen aus Nichts. Wenn man dann wieder den Apfel zusammensetzen wollte, so müssten diese Teilchen aus Nichts plötzlich ein winziges Stück Apfel ergeben.“

3 Vorherige Erkenntnis:
Zeit: ca. 400 v. Chr. Vorherige Erkenntnis: Es war einmal ein griechischer Philosoph, der sich folgendes Gedankenexperiment zum Aufbau der Materie machte: Leukipp „Wenn man einen Apfel in immer kleinere Stücke teilt, so würden die Teile irgendwann unendlich klein sein. Sie beständen aus Nichts. Wenn man dann wieder den Apfel zusammensetzen wollte, so müssten diese Teilchen aus Nichts plötzlich ein winziges Stück Apfel ergeben.“

4 Vorherige Erkenntnis:
Zeit: ca. 400 v. Chr. Vorherige Erkenntnis: Es war einmal ein griechischer Philosoph, der sich folgendes Gedankenexperiment zum Aufbau der Materie machte: Leukipp „Wenn man einen Apfel in immer kleinere Stücke teilt, so würden die Teile irgendwann unendlich klein sein. Sie beständen aus Nichts. Wenn man dann wieder den Apfel zusammensetzen wollte, so müssten diese Teilchen aus Nichts plötzlich ein winziges Stück Apfel ergeben.“

5 Vorherige Erkenntnis:
Zeit: ca. 400 v. Chr. Vorherige Erkenntnis: Es war einmal ein griechischer Philosoph, der sich folgendes Gedankenexperiment zum Aufbau der Materie machte: Leukipp „Wenn man einen Apfel in immer kleinere Stücke teilt, so würden die Teile irgendwann unendlich klein sein. Sie beständen aus Nichts. Wenn man dann wieder den Apfel zusammensetzen wollte, so müssten diese Teilchen aus Nichts plötzlich ein winziges Stück Apfel ergeben.“

6 Zeit: ca. 400 v. Chr. Vorherige Erkenntnis: Leukipp Blödsinn!!!

7 Vorherige Erkenntnis:
Zeit: ca. 400 v. Chr. Vorherige Erkenntnis: Leukipp Dieses ergab für Leukipp keinen Sinn. Seine Lösung für dieses Problem war eine Grenze des Teilbaren: Es musste kleinste Teilchen geben, die sich nicht weiter teilen ließen. Leukipp und sein Schüler Demokrit gaben diesen kleinsten Teilchen den griechischen Namen „atomos“ - das Unteilbare.

8 Vorherige Erkenntnis:
Zeit: ca. 400 v. Chr. Vorherige Erkenntnis: Leukipp Jedes dieser Atome sollte fest und massiv, aber nicht gleich sein. Leukipp und Demokrit stellten sich unendlich viele Atome vor: runde, glatte und unregelmäßige.

9 Vorherige Erkenntnis:
Zeit: ca. 400 v. Chr. Vorherige Erkenntnis: Wenn die Atome sich einander näherten, zusammenfielen, sich miteinander verflochten, dann erschienen die Atome einem als Wasser, andere als Feuer, als Pflanze oder als Mensch. Leukipp Wasser

10 Vorherige Erkenntnis:
Zeit: ca. 400 v. Chr. Vorherige Erkenntnis: Wenn die Atome sich einander näherten, zusammenfielen, sich miteinander verflochten, dann erschienen die Atome einem als Wasser, andere als Feuer, als Pflanze oder als Mensch. Leukipp Feuer

11 Vorherige Erkenntnis:
Zeit: ca. 400 v. Chr. Vorherige Erkenntnis: Wenn die Atome sich einander näherten, zusammenfielen, sich miteinander verflochten, dann erschienen die Atome einem als Wasser, andere als Feuer, als Pflanze oder als Mensch. Leukipp Pflanze

12 400 v. Chr.: Leukipp´s Gedankenexperiment „Apfel“
Zeit: ca. 350 v. Chr. Vorherige Erkenntnis: 400 v. Chr.: Leukipp´s Gedankenexperiment „Apfel“ Leukipp hat unrecht! Glaubt lieber mir! Leider setzte sich das Prinzip der Atome nicht sofort durch. Rund 50 Jahre später entwickelte der griechische Philosoph Aristoteles eine andere Vorstellung: „Unsere Welt ist aus den vier Elementen Feuer, Wasser, Erde und Luft zusammengesetzt.“ Aristoteles

13 Vorherige Erkenntnisse:
Zeit: ca. 1800 Vorherige Erkenntnisse: 400 v. Chr.: Leukipp´s Gedankenexperiment „Apfel“ 350 v. Chr.: Aristoteles Annahme: Feuer, Wasser, Erde, Luft Feuer, Wasser, Luft Und Erde??? Luft alleine besteht doch schon aus mehreren Elementen! Dalton Dalton untersuchte die Zusammensetzung der Luft und kam zu recht genauen Ergebnissen bezüglich des Sauerstoff- (21 %) und Stickstoffgehaltes (79 %). Aristoteles hatte also unrecht!

14 Vorherige Erkenntnisse:
Zeit: ca. 1800 Vorherige Erkenntnisse: 400 v. Chr.: Leukipp´s Gedankenexperiment „Apfel“ 350 v. Chr.: Aristoteles Annahme: Feuer, Wasser, Erde, Luft Um 1800: Dalton´s Untersuchungen zur Zusammensetzung (chemische Elemente) der Luft Leukipp war doch auf der richtigen Spur! Dalton Das Daltonsche Atommodell greift mehr als 2000 Jahre später wieder die Gedanken Demokrits von einer Welt aus kleinsten Teilchen auf. Im Unterschied zu Demokrit ist bei Dalton die Anzahl der unterschiedlichen kleinsten Teilchen, der Atome, beschränkt. Sie entspricht der Anzahl der verschiedenen chemischen Elemente: z.B. Wasserstoff, Kohlenstoff, Sauerstoff usw..

15 Vorherige Erkenntnisse:
Zeit: ca. 1800 Vorherige Erkenntnisse: 400 v. Chr.: Leukipp´s Gedankenexperiment „Apfel“ 350 v. Chr.: Aristoteles Annahme: Feuer, Wasser, Erde, Luft Um 1800: Dalton´s Untersuchungen zur Zusammensetzung (chemische Elemente) der Luft Es gibt jedoch nicht nur einzelne Elemente, sondern auch Moleküle! Atome können bei chemischen Reaktionen miteinander vereinigt und verbundene Atome voneinander getrennt werden. Dalton

16 Vorherige Erkenntnisse:
Zeit: ca. 1900 Vorherige Erkenntnisse: 400 v. Chr.: Leukipp´s Gedankenexperiment „Apfel“ 350 v. Chr.: Aristoteles Annahme: Feuer, Wasser, Erde, Luft Um 1800: Dalton´s Untersuchungen zur Zusammensetzung (chemische Elemente) der Luft 1800: Atommodell nach Dalton ca. 1874: Entdeckung Elektron als Bestandteil des Atom OK...jetzt wurden also Teilchen (Elektronen) entdeckt, die kleiner sind als ein ganzes Atom. Wie passen die Elektronen wohl in die bisherigen Überlegungen zum Aufbau Der Materie rein??? Oh man...das ständige Nachdenken über den Aufbau der Materie macht mich immer so hungrig... Thomson

17 Hmmmm....lecker. Ich liebe Rosinenkuchen!!!...da kommt mir
Zeit: ca. 1900 Vorherige Erkenntnisse: 400 v. Chr.: Leukipp´s Gedankenexperiment „Apfel“ 350 v. Chr.: Aristoteles Annahme: Feuer, Wasser, Erde, Luft Um 1800: Dalton´s Untersuchungen zur Zusammensetzung (chemische Elemente) der Luft 1800: Atommodell nach Dalton ca. 1874: Entdeckung Elektron als Bestandteil des Atom Thomson Hmmmm....lecker. Ich liebe Rosinenkuchen!!!...da kommt mir eine Idee.

18 Hmmmm....lecker. Ich liebe Rosinenkuchen!!!...da kommt mir
Zeit: ca. 1900 Vorherige Erkenntnisse: 400 v. Chr.: Leukipp´s Gedankenexperiment „Apfel“ 350 v. Chr.: Aristoteles Annahme: Feuer, Wasser, Erde, Luft Um 1800: Dalton´s Untersuchungen zur Zusammensetzung (chemische Elemente) der Luft 1800: Atommodell nach Dalton ca. 1874: Entdeckung Elektron als Bestandteil des Atom Thomson Hmmmm....lecker. Ich liebe Rosinenkuchen!!!...da kommt mir eine Idee.

19 Vorherige Erkenntnisse:
Zeit: ca. 1900 Vorherige Erkenntnisse: 400 v. Chr.: Leukipp´s Gedankenexperiment „Apfel“ 350 v. Chr.: Aristoteles Annahme: Feuer, Wasser, Erde, Luft Um 1800: Dalton´s Untersuchungen zur Zusammensetzung (chemische Elemente) der Luft 1800: Atommodell nach Dalton ca. 1874: Entdeckung Elektron als Bestandteil des Atom Thomson Von Thomson stammt das auf der Entdeckung des Elektrons basierende Rosinenkuchen-Modell. Er stellte sich ein Atom als Kugel mit positiver Elektrizität vor, in der die Elektronen dann verteilt sind wie die Rosinen in einem Kuchen. Der Kuchen selbst ist die positive Ladung, die Rosinen sind die Elektronen.

20 Vorherige Erkenntnisse:
Zeit: ca. 1900 Vorherige Erkenntnisse: 400 v. Chr.: Leukipp´s Gedankenexperiment „Apfel“ 350 v. Chr.: Aristoteles Annahme: Feuer, Wasser, Erde, Luft Um 1800: Dalton´s Untersuchungen zur Zusammensetzung (chemische Elemente) der Luft 1800: Atommodell nach Dalton ca. 1874: Entdeckung Elektron als Bestandteil des Atom ca. 1900: Rosinenkuchenmodell von Thomson ca. 1900: Rutherford entdeckt Alphateilchen, die aus Radioaktiver Probe „fliegen“ Rutherford Schöne Idee mit dem Rosinenkuchen Thomson. Mal schauen, ob du recht hast. Ich schieß mal ein paar „Teigkrümmel“ auf „deinen Rosinenkuchen“.

21 Goldfolien-Experiment
ca. 1900 Rutherford´s Goldfolien-Experiment

22 Lag´s wohl doch daneben Thomson!
Zeit: ca. 1900 Lag´s wohl doch daneben Thomson! Rutherford Nach dem Atommodell von Thompson sollten keine schweren Alphateilchen durch die Goldfolie fliegen können. Das Rutherford´sche Streuexperiment zeigte jedoch etwas total anderes: Die allermeisten Teilchen gingen durch die Goldfolie hindurch, als wäre sie gar nicht da.

23 Zeit: ca. 1900 Rutherford Aus seinen Beobachtungen schloss Rutherford, dass Atome keineswegs kompakte Kugeln sind, sondern stattdessen hohl sein müssten. Die gesamte Masse und auch die gesamte positive Ladung des Atoms mussten seiner Meinung nach auf einen sehr kleinen Bereich konzentriert sein. Dieser Bereich wurde später Atomkern genannt. Die sehr leichten und kleinen Elektronen sollten diesen Kern irgendwie als eine Art dünner Hülle umgeben. Der Atomradius ist etwa mal größer als der Atomkern. Aus diesem Grund konnten sich die meisten Teilchen der Alphastrahlung ungehindert durch die Folie hindurchbewegen, nur einige wenige würden mit dem Kern zusammenstoßen und reflektiert werden.

24 Vorherige Erkenntnisse:
Zeit: ca. 1915 Vorherige Erkenntnisse: 400 v. Chr.: Leukipp´s Gedankenexperiment „Apfel“ 350 v. Chr.: Aristoteles Annahme: Feuer, Wasser, Erde, Luft Um 1800: Dalton´s Untersuchungen zur Zusammensetzung (chemische Elemente) der Luft 1800: Atommodell nach Dalton 19. Jahrhundert: Erstellung des Periodensystems ca. 1874: Entdeckung Elektron als Bestandteil des Atom ca. 1900: Rosinenkuchenmodell von Thomson ca. 1900: Rutherford entdeckt Alphateilchen, die aus Radioaktiver Probe „fliegen“ ca. 1900: Rutherford´s Goldfolien-Experiment Bohr Rutherford hat gezeigt, dass ein Atom weitestgehend hohl ist. Die Verbindung zum Periodensystem wird mir daraus allerdings noch nicht klar. Warum reagieren einige chemische Elemente stark und einige fast gar nicht mit anderen Elementen?

25 Vorherige Erkenntnisse:
Zeit: ca. 1869 Vorherige Erkenntnisse: 400 v. Chr.: Leukipp´s Gedankenexperiment „Apfel“ 350 v. Chr.: Aristoteles Annahme: Feuer, Wasser, Erde, Luft Um 1800: Dalton´s Untersuchungen zur Zusammensetzung (chemische Elemente) der Luft 1800: Atommodell nach Dalton 19. Jahrhundert: Erstellung des Periodensystems ca. 1874: Entdeckung Elektron als Bestandteil des Atom ca. 1900: Rosinenkuchenmodell von Thomson ca. 1900: Rutherford entdeckt Alphateilchen, die aus Radioaktiver Probe „fliegen“ ca. 1900: Rutherford´s Goldfolien-Experiment Mendelejew und Meyer Mendelejew und Meyer beschäftigten sich beide mit der Frage, wie man die einzelnen chemischen Elemente (Wasserstoff, Helium usw.) in einer Tabelle sinnvoll ordnen könnte. Sie kamen beide unabhängig voneinander auf die selbe Antwort.....

26 Das Periodensystem Unsere Welt aus Häusern, Tisch und Stuhl, Wasser und Luft, alles, was uns umgibt, besteht lediglich aus drei verschiedenen Bausteinen: aus Protonen, Neutronen und Elektronen. Nur diese drei Teilchensorten bilden – für jedes Atom in typischer Anzahl – die unterschiedlichen Atome.

27 Das Periodensystem Je nachdem wie man diese drei Bausteine miteinander verbindet entstehen unterschiedliche chemische Elemente: H: Wasserstoff

28 Das Periodensystem Je nachdem wie man diese drei Bausteine miteinander verbindet entstehen unterschiedliche chemische Elemente: He: Helium

29 Das Periodensystem Je nachdem wie man diese drei Bausteine miteinander verbindet entstehen unterschiedliche chemische Elemente: Li: Lithium

30 Das Periodensystem Zeit: ca. 1869
Ui, ui, ui. So viele chemische Elemente wurden bereits entdeckt, dass man leicht den Überblick verlieren kann. Es macht aber wenig Sinn diese Element einfach irgendwie in eine Tabelle zu schreiben. Wieso ordnet man diese nicht einfach nach ihrem Gewicht!?! Kluges Kerlchen! Die gleiche Idee hatte ich auch! Mendelejew und Meyer Um nun bei der Vielzahl an chemischen Elementen (Kombination aus Neutronen, Protonen und Elektronen) den Überblick zu behalten schlugen Mendelejew und Meyer vor die Elemente nach ihrem Gewicht zu sortieren: Vom leichtesten Element zum Schwersten.

31 Wie misst man denn überhaupt das Gewicht von Elementen?
Das Periodensystem Wie misst man denn überhaupt das Gewicht von Elementen?

32 (Massenspektroskopie)
Das Periodensystem (Massenspektroskopie)

33 (Massenspektroskopie)
Das Periodensystem (Massenspektroskopie)

34 (Massenspektroskopie)
Das Periodensystem (Massenspektroskopie)

35 (Massenspektroskopie)
Das Periodensystem (Massenspektroskopie)

36 Das Periodensystem Wenn man diesen Vorschlag umsetzt erhält man eine seeeeehr lange Zeile an chemischen Elementen, die immer noch nicht sehr übersichtlich ist.

37 Das Periodensystem Bei der Sortierung der Elemente nach ihren Atommassen fiel Folgendes auf: Einige dieser Elemente besitzen sehr ähnliche chemische Eigenschaften. Setzt man die Elemente mit ähnlichen chemischen Eigenschaften untereinander entsteht die bekannte Form des Periodensystems.

38 Das Periodensystem Natrium (oben links) reagiert z.B. heftig, wenn es mit Wasser in Berührung kommt. Lithium (rechts) wird in Paraffinöl gelagert, damit es nicht mit der Luft reagiert. Anstelle des leicht brennbaren von Wasserstoffs (unten links), das zur Hindenburgkatastrophe führte nutzt man heute das viel sichere reaktionsträge Helium.

39 Vorherige Erkenntnisse:
Zeit: ca. 1915 Vorherige Erkenntnisse: 400 v. Chr.: Leukipp´s Gedankenexperiment „Apfel“ 350 v. Chr.: Aristoteles Annahme: Feuer, Wasser, Erde, Luft Um 1800: Dalton´s Untersuchungen zur Zusammensetzung (chemische Elemente) der Luft 1800: Atommodell nach Dalton 19. Jahrhundert: Erstellung des Periodensystems ca. 1874: Entdeckung Elektron als Bestandteil des Atom ca. 1900: Rosinenkuchenmodell von Thomson ca. 1900: Rutherford entdeckt Alphateilchen, die aus Radioaktiver Probe „fliegen“ ca. 1900: Rutherford´s Goldfolien-Experiment Bohr Und das meine ich!!! Mit Rutherford´s Atommodell kann man nicht erklären, wie diese periodische Wiederholung chemischer Eigenschaften zustande kommt. Warum reagieren einige chemische Elemente stark und einige fast gar nicht mit anderen Elementen?

40 Zeit: ca. 1915 Komisch, dass wir schon so viel über weit entfernte Planeten wissen und so wenig über die Dinge, die wir jeden Tag anfassen. Aber vielleicht gibt es ja eine Verbindung... Bohr

41 Zeit: ca. 1915 Rutherford hat gezeigt, dass fast die ganze Masse
und die positive Ladung im Zentrum eines Atoms sind und die Elektronen, diesen Kern in großer Entfernung umgeben. Das kennen wir doch in ähnlicher Form aus unserem Sonnensystem!!! Bohr

42 Zeit: ca. 1915 Aber wenn jedes Elektron auf einer eigenen „Umlaufbahn“
den Atomkern umkreist, kann man die periodische Wiederholung chemischer Eigenschaften immer noch nicht erklären. Bohr

43 Zeit: ca. 1915 Ich hab´s! Wenn man nach jedem Element, das kein Bestreben hat mit anderen Elementen zu reagieren nicht nur im Periodensystem eine neue Zeile anfängt, sondern auch eine neue „Umlaufbahn“ für Elektronen, kann man die periodische Wiederholung chemischer Eigenschaften erklären.

44 Zeit: ca. 1915 Jedes Element „möchte“ seine äußerste Schale voll mit Elektronen besetzen. So kann man folgende chemische Verbindungen erklären:

45 Nein Danke! Ich bin zufrieden
so alleine. Ey Kleiner.... du wollen Verbindung machen?