Wie stellen die jewaligen… sich vor,wie ein Atom aussieht?
Hey
ich muss ein Projekt für die Schule machen.
Dafür muss ich wissen:
Wie stellen sich die jeweiligen… sich vor wie ein Atom aussieht
-Alchemie
-Dalton
-Rutherford
-Bohr
Ich habe schon an sich recht viel rausgefunden aber vielleicht kennt ihr euch da gut aus und könnt mir das nochmal ein bisschen besser zusammen fassen und erklären.
vielen Dank für alle Antworten☺️damit würdet ihr mir sehr helfen
Wo hast du denn schon nachgesehen?
über Videos also die das erklärt haben aber alles so durcheinander
1 Antwort
Moin,
Alchimisten
Die Alchimisten hatten keine Vorstellung von Atomen. Sie waren im Allgemeinen im Weltbild des Aristoteles gefangen. Und nach Aristoteles gibt es bei der Materie nichts unteilbar Kleines (wie ein Atom).
Vor Aristoteles hatten zwar die griechischen Philosophen Leukippos und sein Schüler Demokritos angenommen, dass alle Materie aus unteilbar kleinen Teilchen (den Atomen) eines Urstoffes bestünde, deren Form verschieden wäre. Sie gingen davon aus, dass je nach Anzahl und Zusammensetzung dieser verschieden geformten Atome die Dinge so wären, wie sie sind.
Aber Aristoteles widersprach dieser Vorstellung mit dem Hinweis, dass es sein mag, dass es vielleicht kein bekanntes Instrument gäbe, das in der Lage sei, die Materie immer weiter zu zerteilen, aber dass man sich doch immer vorstellen könne, dass es ein solches Instrument geben müsste.
Damit wischte er die Vorstellung des Unteilbaren vom Tisch und propagierte stattdessen die Philosophie der Elemente Feuer, Wasser, Erde und Luft. Und diese Vorstellung war dann bis zum 17./18. Jahrhundert (Neuzeit) die vorherrschende Meinung. Da das Zeitalter der Alchimie auch etwa bis dahin ging, kannst du davon ausgehen, dass die Alchimisten keine Vorstellung von Atomen hatten.
John Dalton
Die alte Idee der unteilbar kleinen Bausteine der Materie (der Atome) griff dann erst der Naturforscher John Dalton wieder auf.
Er stellte um 1803 eine Atomhypothese auf (die er 1806 veröffentlichte), weil er mit der Vorstellung, dass es unsichtbar-kleine, unteilbare Teilchen der Materie geben könnte, die drei damals bekannten chemischen Grundgesetze erklärbar machen konnte (das »Gesetz zur Erhaltung der Masse«, das »Gesetz der konstanten Proportionen« und das »Gesetz der multiplen Proportionen«).
Daltons Kernaussagen waren:
- Jeder Stoff besteht aus kleinsten, massiven und nicht weiter teilbaren, kugelförmigen Teilchen, den Atomen.
- Alle Atome eines bestimmten Elements haben das gleiche Volumen und die gleiche Masse.
- Die Atome unterschiedlicher Elemente unterscheiden sich in ihrem Volumen und in ihrer Masse.
- Atome sind unzerstörbar. Sie können durch weder vernichtet noch erzeugt werden.
- Bei chemischen Reaktionen werden die Atome der Ausgangsstoffe nur neu angeordnet und in bestimmten Anzahlverhältnissen miteinander verbunden.
Obwohl sich fast alle diese Kernaussagen nach heutigen Erkenntnissen als so nicht zutreffend erwiesen haben, bleibt es Daltons Verdienst, das erste wirklich brauchbare Atommodell geschaffen zu haben, mit dem man bestimmte Sachverhalte gut erklären konnte.
Je nach Kontext benutzt man das Daltonsche Atommodell auch heute noch für gewisse Deutungen (Teilchenmodell).
Joseph Thomson
Etwa 100 Jahre nach der Veröffentlichung der Daltonschen Atomhypothese veröffentlichte 1903 Joseph Thomson eine leicht veränderte Version der Atomvorstellung. Das war nötig geworden, weil Thomson selbst sechs Jahre zuvor (1897) das Elektron entdeckt hatte, das unzweifelhaft aus den Atomen der Materie austreten konnte. Um die geeignete Dalton-Vorstellung von Atomen zu retten, behauptete Thomson, dass Atome zwar Elektronen beinhalten würden, aber diese Elektronen seien in eine positiv geladene Urmasse eingelagert, gerade so wie Rosinen in einem Kuchenteig („Rosinenkuchenmodell”).
Damit ergab sich zwar das Problem, dass Atome offenbar doch nicht unteilbar seien (denn immerhin gab es ja offensichtlich kleinere Teilchen in ihnen, nämlich die Elektronen), aber dieses Problem löste Thomson damit, dass er (zu recht) erwähnte, dass die Welt der Elektronen eine völlig eigene sei und dass deshalb das Atom weiter als kleinster Baustein der Materie (mit den Eigenschaften der Materie) angesehen werden könne.
Ernest Rutherford
Die Streuversuche (1909), die Rutherford und seine Mitarbeiter Marsden und Geiger mit radioaktivem Material an verschiedenen Metallfolien durchführten, veränderte dann die Vorstellung vom Bau der Atome noch einmal grundlegend.
Vor Rutherford wusste man über die 1896 entdeckte Radioaktivität noch nicht viel. Offenbar gab es drei Formen, die alpha-, die beta- und die gamma-Strahlung. Und man wusste, dass radioaktive Strahlung Materie durchdringen konnte. Wieso, das wusste man nicht. Es war außerdem bekannt, dass die alpha-Strahlung eine positiv geladene Teilchen-Strahlung war.
Die Situation vor dem Streuversuch war deshalb folgende: Wenn man einen gebündelten Strahl der alpha-Strahlung auf eine hauchdünn ausgewalzte Goldfolie schoss, dann wurde erwartet, dass die alpha-Strahlen durch die Materie hindurch ging (weil radioaktive Strahlung so etwas eben konnte).
Später berichtete Geiger aber dem verdutzten Versuchsleiter Rutherford: „Es zeigt sich, dass alpha-Teilchen manchmal sehr stark abgelenkt werden. Etwa jedes Zehntausendste wird sogar zurückgeworfen, so, als sei es auf ein festes Hindernis geprallt.”
Rutherford war darüber so erstaunt, dass er festhielt: »Es war genau so unglaublich, als ob sie eine 15-Zoll-Granate gegen ein Stück Seidenpapier abfeuerten und sie kommt zurück und trifft Sie!«
Das war unerklärlich. Okay, man wusste, dass radioaktive Strahlung irgendwie Materie durchdringen konnte. Doch wenn das so war, dann sollte die gesamte Strahlung die Materie durchdringen. Dann dürfte es so etwas wie abgelenkte Strahlen-Teilchen nicht geben. Und zurückgeworfene schon gar nicht!
Eine andere Möglichkeit wäre höchstens noch gewesen, dass der alpha-Teilchen-Strahl ein Loch in die Goldfolie hätte schießen müssen. Aber auch das war nicht der Fall.
Aus den Beobachtungen des Streuversuchs entwickelte Rutherford dann 1911 ein völlig neues Atommodell, nämlich das sogenannte »Kern-Hülle-Modell«.
Danach ist ein Atom keine massive Kugel (wie im Daltonschen oder im Thomsonschen Atommodell). Es besteht vielmehr aus einem winzig kleinen Atomkern und einer im Vergleich damit riesigen Atomhülle. Die Hülle besteht aus Nichts. In der Hülle befinden sich negativ geladene Elektronen.
Der Kern aber ist massiv. Er besteht aus positiver Ladung und vereinigt praktisch die gesamte Masse in sich. Der Kern ist etwa 10.000-mal kleiner als die Hülle
Erst mit dieser neuen Vorstellung des Atombaus konnte Rutherford nicht nur erklären, warum radioaktive Strahlung überhaupt durch die Materie kommen kann, sondern auch, wieso manche alpha-Strahlen abgelenkt und wenige sogar zurückgeworfen werden.
Die meisten alpha-Teilchen fliegen einfach durch die Atomlagen hindurch, weil die Atome zum größten Teil aus einer Hülle aus Nichts bestehen.
Wenn die positiv geladenen alpha-Teilchen aber in die Nähe des ebenfalls positiv geladenen Atomkerns kommen, dann stoßen sich die gleich geladenen Teilchen von den Kernen ab, so dass diese alpha-Teilchen mehr oder weniger stark abgelenkt werden.
Wenn aber ein alpha-Teilchen direkt auf den Atomkern zufliegt, dann prallt es tatsächlich von diesem ab, weil der Kern ja nicht nur positiv geladen, sondern auch noch massiv ist.
Da der Kern etwa 10.000-mal kleiner als die Hülle ist, passiert das aber auch nur mit etwa jedem 10.000-sten alpha-Teilchen.
Du siehst, das Kern-Hülle-Modell erklärt sämtliche Beobachtungen rund um den Streuversuch mit radioaktiver Strahlung...
Übrigens war die Frage, warum man dann, wenn die Atomhülle doch zum größten Teil aus Nichts besteht, nicht einfach mit seinem Finger in eine Tischplatte eintauchen kann, konnte schlicht mit den Elektronen in der Hülle erklärt werden. Wenn nämlich bei allen Atomen in der Hülle aus Nichts die Elektronen sind, dann können sich zwei Atome nicht durchdringen, weil die gleich geladenen Elektronen in den beiden Atomhüllen sich gegenseitig voneinander abstoßen...
Niels Bohr
Das Kern-Hülle-Modell offenbarte zwar die bahnbrechende neue Idee, dass ein Atom keine massive Kugel ist, sondern zum größten Teil aus Nichts besteht (und nur einen positiv geladenen massiven Kern hat), aber es sagte nichts weiter über den Feinbau der Hülle (oder des Kerns) aus.
Dies machte dann über die Hülle erst zwei Jahre später (1913) Niels Bohr. Er behauptete, dass die Elektronen sich in der Hülle nicht irgendwo aufhalten würden, sondern dass sie um den Atomkern kreisen würden. Diese Vorstellung hatte den Vorteil, dass Bohr erklären konnte, warum die negativ geladenen Elektronen nicht vom positiv geladenen Kern angezogen werden und am Ende in den Kern stürzen?! Mit der Kreisbahn konnte Bohr nämlich erklären, dass die Anziehungskraft zwischen den entgegengesetzt geladenen Elektronen und dem Kern durch die Fliehkraft der sich bewegenden Elektronen aufgehoben würde.
Das ergab allerdings ein neues Problem. Den Physikern jener Zeit war durchaus bekannt, dass bewegte Ladung Energie abstrahlt. Wenn das aber so ist, dann müssten die Elektronen auf ihrer Kreisbahn auch Energie verlieren. Dann müssten sie langsamer werden, die Fliehkraft müsste kleiner werden und die Elektronen könnten ihre Kreisbahn nicht halten. Sie müssten auf einer Spiralbahn am Ende eben doch in den Kern stürzen...
Doch Bohr überwand dieses Problem, indem er einfach zwei Postulate (unbewiesene Behauptungen) aufstellte:
- Die Elektronen können sich nur auf ganz bestimmten Kreisbahnen bewegen (den sogenannten „erlaubten” Bahnen).
- Auf den erlaubten Bahnen kreisen die Elektronen, ohne Energie abzustrahlen.
Wenn man den Elektronen Energie zuführt, dann geht das nur mit ganz bestimmten Energiemengen (Quanten). Wenn die Energiemenge erreicht wird, dann „springen” die Elektronen auf die nächste erlaubte Bahn. Wenn sie kurz darauf wieder auf ihre ursprüngliche Bahn zurück springen (Quantensprung), dann geben sie die zuvor aufgenommene Energie in Form von elektromagnetischer Strahlung wieder ab.
Für all diese Aussagen hätten die Naturwissenschaftler jener Zeit Niels Bohr sicherlich einfach ausgelacht, wenn... ja, wenn er nicht mit Hilfe dieses Modells das Spektrum des Wasserstoffs exakt hätte berechnen können und dabei sogar Spektrallinien vorhergesagt hätte, die man erst durch die Vorhersage tatsächlich entdeckte. Das war ein Ding! Da „faselt” irgend ein Atomphysiker etwas von „erlaubten Bahnen”, auf denen sich geladene Elektronen angeblich „strahlungsfrei bewegen” dürften (also totalen Stuss), aber mit diesem Unsinn, kann er Berechnungen anstellen, die mit der Realität 100%-ig übereinstimmen!
So kam es, dass das Bohrsche Atommodell doch Anerkennung fand, obwohl es eigentlich nicht stimmen durfte.
Immerhin: Schon beim nächsten Element (Helium) stimmten die Berechnungen nicht mehr. Überhaupt versagt das Bohrsche Atommodell bei allen Mehr-Elektronen-Systemen (also bei allen anderen Elementen). Nur für Wasserstoff ist es gültig.
Und trotzdem ist es in der Regel das Atommodell, dass die meisten Menschen mit einer entsprechenden naturwissenschaftlichen Ausbildung für die Vorstellung über den Bau eines Atoms benutzen.
Später erweiterte Arnold Sommerfeld (1915/16) das Bohrsche Atommodell, indem er nicht nur Kreisbahnen erlaubte, sondern auch Ellipsenbahnen. Damit wurden dann zwar die Spektrallinienberechnungen von Mehrelektronensystemen etwas genauer, aber so exakt wie beim Wasserstoff wurden sie nie.
So! Jetzt hast du mal einen kleinen Abriss über die Entwicklung von (klassischen) Atommodellen zusammengefasst bekommen.
Wenn du es richtig anstellst, ist das ein sehr spannendes und packendes Thema.
Viel Erfolg bei deiner Präsentation...
LG von der Waterkant