Atomaufbau
Atomphysik
Klasse 9, 10
- Woraus bestehen Atome – und woraus besteht der Atomkern?
- Wie kam RUTHERFORD auf das Kern-Hülle-Modell?
- Warum sind Atome fast völlig „leer“?
Schlau Fassung
Der Aufbau der Atome
- Atome bestehen aus einem winzigen, schweren Kern (Protonen + Neutronen) und einer Hülle aus Elektronen. Durchmesser: Atom \(\approx 10^{-10}\,\mathrm{m}\), Kern \(\approx 10^{-14}\,\mathrm{m}\) – wie eine Erbse im Fußballstadion.
- RUTHERFORDs Streuversuch (1909): Alphateilchen durchdringen Goldfolie fast ungehindert, wenige werden stark abgelenkt → fast die ganze Masse sitzt in einem kleinen, positiven Kern.
- Die Protonenzahl (Kernladungszahl \(Z\)) bestimmt das Element; Isotope desselben Elements unterscheiden sich in der Neutronenzahl (z. B. C-12 und C-14).
- Schreibweise: \(^{A}_{Z}X\) mit Massenzahl \(A = Z + N\).
- Im neutralen Atom: Elektronenzahl = Protonenzahl; Ionen entstehen durch Elektronenabgabe oder -aufnahme.
Aufgaben
- Gib für \(^{16}_{8}\mathrm{O}\) und \(^{235}_{92}\mathrm{U}\) die Zahl der Protonen, Neutronen und Elektronen (neutral) an.
Lösung
Sauerstoff: 8 p, 8 n, 8 e. Uran-235: 92 p, 143 n, 92 e. - Was hätte RUTHERFORD beobachtet, wenn THOMSONs „Rosinenkuchenmodell“ (Masse gleichmäßig verteilt) richtig gewesen wäre?
Lösung
Alle Alphateilchen wären nahezu ungestört und höchstens minimal abgelenkt hindurchgeflogen – keine starken Rückstreuungen. - Warum kann man mit dem Lichtmikroskop niemals Atome sehen?
Lösung
Die Lichtwellenlänge (\(\approx 500\,\mathrm{nm}\)) ist tausendmal größer als ein Atom – Details unterhalb der Wellenlänge lassen sich nicht abbilden.
Weiterführende Aufgaben
- Baue ein maßstabsgetreues Gedankenmodell: Wenn der Atomkern so groß wie eine Kirsche (2 cm) wäre – wie groß wäre das Atom? Wo läge das nächste „Atom“ deiner Modellwelt?