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Atomphysik

Atome besitzen einen Atomkern mit Protonen und Neutronen und eine Elektronenhülle.

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Die Bausteine aller Dinge – Atombegriff

Schon die griechischen Philosophen fragten sich: „Woraus die Welt besteht?“. Diese Frage versuchten sie mit Logik zu beantworten. In einem Gedankenexperiment zerteilten sie einen Klumpen Erde immer weiter. Sie kamen an einen Punkt, an dem sie den Klumpen nicht weiter teilen konnten. Diesen kleinsten Teil nannten sie „atomos“, das Unteilbare. Dies ist der Ursprung des Atombegriffes.

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Die Analyse des Atomaufbaus

Nachdem man die Idee von den Atomen hatte, wollte man natürlich wissen, wie diese aussehen und welche Eigenschaften diese hatten. Man versuchte sich an der Analyse des Atomaufbaus. Viele angesehene Forscher beschäftigten sich damit:

  • Demokrit sagte die Atome als kleinste Bausteine des Universums voraus.
  • John Dalton formulierte das Dalton'sche Atommodell.
  • Joseph John Thomson konnte mit Experimenten der Elektrostatik zwei unterschiedliche Ladungen ermitteln und entwickelte das Thomson'sche Atommodell: das Rosinenkuchenmodell.
  • Ernest Rutherford konnte mit seinem berühmten Streuversuch nicht nur das Rosinenkuchenmodell widerlegen, sondern fand auch den Atomkern und die Elektronenhülle.
  • Nils Bohr konnte den Aufbau der Elektronenhülle klären und erweiterte das Kern-Hülle-Modell von Rutherford entscheidend.
  • Die Kernspaltung zeigte, dass auch Atome noch weiter teilbar sind.

Quantenphysik

Das derzeit „genaueste Modell“ des Atoms greift auf die Ergebnisse der Quantenphysik zurück. Nach dieser lässt sich jedes Elektron durch eine eindeutige Wellenfunktion beschreiben. Die Schrödingergleichung zeigte aber, dass für ein stabiles Atom nur ganz bestimmte Wellenfunktionen zulässig sind. Das Quadrat dieser Wellenfunktionen ist dann die Aufenthaltswahrscheinlichkeit eines Elektrons in der Hülle. Diese Wahrscheinlichkeitsräume sind die Orbitale. Zusammen bilden sie das Orbitalmodell.