30 Tage kostenlos testen

Überzeugen Sie sich von der Qualität unserer Inhalte.

Teilchenmodell der Materie

Du möchtest schneller & einfacher lernen?

Dann nutze doch Erklärvideos & übe mit Lernspielen für die Schule.

Kostenlos testen
Bewertung

Ø 4.2 / 117 Bewertungen

Die Autor*innen
Avatar
Physik-Team
Teilchenmodell der Materie
lernst du in der Unterstufe 3. Klasse - 4. Klasse

Grundlagen zum Thema Teilchenmodell der Materie

Inhalt

Das Teilchenmodell in der Physik

Wahrscheinlich sitzt du gerade an einem Schreibtisch. Und bestimmt hast du auch ein Blatt Papier in deiner Nähe. Du könntest dieses Papier nehmen und es in der Mitte zerschneiden. Dann könntest du eine der beiden Hälften nehmen und sie wiederum mit einer Schere halbieren. Und auch diese Hälfte, also ein Viertel des ursprünglichen Blattes, könntest du halbieren. Aber könntest du diesen Prozess unendlich oft wiederholen? Diese Frage haben sich schon Menschen vor über 2000 Jahren gestellt und damit den ersten Schritt auf dem Weg zur Entdeckung des Teilchenmodells der Materie gemacht. Was es damit auf sich hat, wollen wir uns im Folgenden anschauen.

Teilchenmodell – Entwicklung und Definition

Die Frage, wie die Welt beschaffen ist, stellen sich die Menschen schon seit sehr langer Zeit. Die Vorstellungen der Antike weichen allerdings teilweise sehr stark von dem ab, was wir heute wissen. Bis etwa 600 v. Chr. gingen griechische Philosophen wie beispielsweise Thales von Milet davon aus, der Ursprung aller Dinge sei das Wasser. Auch die Ansicht, alles sei aus den Elementen Wasser, Feuer, Luft und Erde gebildet, war weit verbreitet.

Einer der ersten Menschen, der annahm, dass die Materie aus Teilchen zusammengesetzt sei, war Demokrit. Dieser lebte etwa um 400 v. Chr. und stellte sich dieselbe Frage wie wir: Kann man ein Stück Materie, zum Beispiel ein Stück Papier, beliebig oft zerkleinern?

Demokrit kam zu dem Schluss, dass dies nicht möglich sei. Irgendwann müsse man zu Teilchen kommen, die sich nicht mehr zerteilen ließen. Diese Teilchen seien die Bausteine der Materie. Er nannte diese Teilchen átomos, was im Griechischen das Unteilbare bedeutet. Demokrit glaubte, dass diese Teilchen alle aus derselben Ursubstanz bestünden, sich aber in Größe und Form unterschieden – je nachdem, welchen Stoff sie bildeten.

Der experimentelle Nachweis der Existenz solcher kleinsten Teilchen war erst zum Ende des 19. Jahrhunderts möglich. Zu Ehren der griechischen Philosophen, die bereits vor über 2000 Jahren ihre Existenz vorausgesagt hatten, wurden sie Atome genannt. Heute wissen wir sogar, wie Atome beschaffen sind und wie sie sich zu Molekülen zusammensetzen. Für das Teilchenmodell brauchen wir allerdings nur einige vereinfachte Annahmen.

Teilchenmodell – Definition

Im Teilchenmodell wird angenommen, dass alle Materie aus kleinsten Teilchen zusammengesetzt ist. Diese Teilchen sind für einen Stoff identisch – die Teilchen unterschiedlicher Stoffe unterscheiden sich aber voneinander in ihrer Größe und Masse. So sind zum Beispiel alle Sauerstoffteilchen gleich, aber ein Sauerstoffteilchen und ein Wasserstoffteilchen unterscheiden sich voneinander. Die Teilchen selbst werden als Kugeln angenommen. Die Kugeln sind in ständiger Bewegung, können zusammenstoßen und sich gegenseitig anziehen. Wie stark sie sich bewegen, hängt von ihrer Energie ab – die wiederum durch die Temperatur des Stoffes gegeben ist. Die Kugeln können sich auch miteinander verbinden.

Das Teilchenmodell und seine Bedeutung

Obwohl das Teilchenmodell eine Vereinfachung ist, können viele Experimente und Beobachtungen mit ihm erklärt werden. Wir wollen uns einige Beispiele anschauen.

Diffusion

Wenn wir einen Tee zubereiten oder ein wenig Tinte in ein Glas mit Wasser tropfen, brauchen wir nicht zu rühren – Tee und Tinte verteilen sich von ganz alleine. Insbesondere bei Tinte können wir diese Verteilung, die Diffusion genannt wird, sehr gut beobachten. Mithilfe des Teilchenmodells können wir dieses Verhalten erklären: Die einzelnen Teilchen sind aufgrund ihrer Temperatur in ständiger Bewegung und verteilen sich dadurch langsam. Je höher die Temperatur ist, desto schneller verteilt sich die Tinte im Wasser, weil die Bewegung der Teilchen dann stärker ist.

Brownsche Bewegung

In der Mitte des 19. Jahrhunderts beobachtete der Botaniker Robert Brown unter einem Mikroskop, wie sich Rußpartikel und Blütenstaub in Wasser ruckartig in zufällige Richtungen bewegten und zitterten. Brown konnte sich diese Beobachtung zunächst nicht erklären. Im Fall des Blütenstaubs hatte er zunächst an eine lebendige Bewegung gedacht, was im Fall der Rußpartikel allerdings nicht sein konnte.

Die Erklärung zu diesem Phänomen fanden Albert Einstein und Marian Smoluchowski erst Anfang des 20. Jahrhunderts. Teilchen, die noch viel kleiner sind als die Rußpartikel oder der Blütenstaub, bewegen sich und stoßen diese ständig an. Diese viel kleineren Teilchen sind gerade die Teilchen, die wir auch im Teilchenmodell annehmen.

Teilchenmodell der Aggregatzustände

Auch die Aggregatzustände können mithilfe des Teilchenmodells erklärt werden. Wir hatten schon festgehalten, dass die Bewegung der Teilchen umso stärker wird, je höher die Temperatur ist. Ist die Temperatur sehr niedrig, können sich die Teilchen zu einem festen Körper verbinden. Steigt die Temperatur an, verstärkt sich die Bewegung und aus dem festen Körper wird eine Flüssigkeit. Und steigt sie noch weiter, wird die Flüssigkeit zu einem Gas. Mehr dazu erfährst du in unserem Video zu den Aggregatzuständen.

Das Teilchenmodell – Zusammenfassung

Wir fassen unsere wichtigsten Erkenntnisse zum Teilchenmodell noch einmal zusammen:

  • Alle Stoffe bestehen aus Teilchen.
  • Die Teilchen selbst sind nicht mehr teilbar.
  • Die Teilchen sind kugelförmig und befinden sich in ständiger Bewegung.
  • Zwischen den Teilchen wirken unterschiedliche Kräfte.
  • Das Teilchenmodell kann nicht erklären, warum unterschiedliche Stoffe unterschiedliche Eigenschaften haben.

Über das Video Das Teilchenmodell der Materie

In diesem Video wird dir das Teilchenmodell physikalisch einfach erklärt. Du erfährst, wie es entwickelt wurde und was wir mit dem Teilchenmodell erklären können. Das Video wird durch interaktive Übungen und ein Arbeitsblatt ergänzt.

Transkript Teilchenmodell der Materie

Das hier ist ein festes Stück Holz. Das reicht den meisten Menschen erstmal als Information. Doch einige Forscher wollten mehr wissen. Sie haben das Holzstück immer mehr vergrößert und vergrößert und wollten wissen, woraus es besteht.

Doch irgendwann reichen unsere Instrumente nicht mehr aus, um noch kleinere Strukturen zu erkennen. Deshalb haben die Forscher verschiedene Experimente durchgeführt und schließlich herausgefunden, dass alle Stoffe aus kleinsten Teilchen bestehen.

Videoübersicht

Wir wollen uns nun mit diesem Teilchenmodell beschäftigen und einen Blick in die Struktur der Stoffe werfen. Dazu werfen wir zuerst einen Blick auf die historische Entwicklung. Anhand einiger experimenteller Beispiele zeige ich dir dann, was das Modell eigentlich aussagt. Anschließend schauen wir uns die Molekularbewegung an und zum Schluss zeige ich dir, was man mit dem Teilchenmodell erklären kann.

Entwicklung der Teilchenmodelle

Beginnen wir mit der Entwicklung. Bis 600 Jahre vor Christus glaubten die Griechen, dass alle Stoffe aus Wasser bestünden. Doch zwei griechische Philosophen änderten dann dieses Bild. Pythagoras vermutete, dass die Erde eine Kugel sei und es genauso kleinste runde oder eckige Teilchen geben müsse. Demokrit führte für diese Teilchen den Begriff atomos ein, weil er sie für unteilbar hielt.

Erst zum Ende des 19. Jahrhunderts fand man endlich in Experimenten diese kleinsten Teilchen und bezeichnete sie den Griechen zu Ehren als Atome. Mehrere Atome zusammen ergeben ein Molekül. Im Folgenden wollen wir aber erstmal allgemein von Teilchen und dem Teilchenmodell sprechen. Wir kommen jetzt zu ein paar experimentellen Beispielen, die zu diesem Modell geführt haben.

Teilchen und Teilchenmodelle

Wenn man Zucker in Tee auflöst, sieht man ihn nicht mehr. Aber er ist trotzdem nicht weg. Man kann ihn noch schmecken. Er scheint sich in nicht sichtbare Teilchen aufgelöst zu haben. Wenn du Tinte in ein Glas mit Wasser tropfst, verteilt sich diese ganz von selbst. Du musst dafür nicht einmal rühren. Die Teilchen scheinen sich also von selbst zu bewegen.

Tropfst du die Tinte auf eine gerade Unterlage, bleibt sie zusammen und zerläuft nicht. Hier müssen also Kräfte wirken, die den Tropfen zusammen halten. Diese und weitere Experimente haben also zur Entwicklung eines Teilchenmodells geführt. Das Modell besagt, dass alle Stoffe aus kleinsten Teilchen bestehen. Diese sind in ständiger Bewegung. Und zwischen diesen Teilchen wirken anziehende und abstoßende Kräfte.

Die Molekularbewegung

Das eben waren aber nur Beispiele. Einen echten Beleg für dieses Modell fand man eher zufällig durch die Molekularbewegung. Der schottische Biologe Robert Brown, der 1773 bis 1858 lebte, entdeckte folgendes: Beim Mikroskopiren von Blütenstaub sah er eine zittrige Bewegung der Staubteilchen. Es konnte aber nichts Lebendiges sein, weil er ähnliche Bewegungen schon bei Rußpartikeln entdeckt hatte.

Albert Einstein und Marian Smoluchowsk

Brown hatte dafür noch keine Erklärung. Diese wurde erst 1905 durch Albert Einstein und Marian Smoluchowsk geliefert: Sie erkannten, dass noch kleinere Teilchen die sichtbaren Ruß- oder Staubpartikel anstoßen und so die Zitterbewegung entsteht. Diese Erscheinung wird Brownsche Molekularbewegung genannt. Was allerdings etwas unfair ist, denn der eigentliche Entdecker dieses Phänomens war Jan Ingenhousz. Er entdeckte dieses Verhalten schon 1785 bei Holzstaub auf Alkohol.

Die Aggregatzustände

Ok. Zum Abschluss zeige ich dir, was man mit dem Teilchenmodell alles erklären kann. Vielleicht kennst du schon die drei Aggregatzustände: Fest. Flüssig. Gasförmig. Diese Zustände können wir in der makroskopischen Lebenswelt beobachten. Mit dem Teilchenmodell können wir nun diese Zustände in der mikroskopischen Teilchenebene beschreiben.

Im festen Zustand befinden sich die Teilchen eng beisammen. Es wirken große Anziehungskräfte und die Stoffe sind stabil. Im flüssigen Zustand sind die Teilchen nicht so dicht zusammen und Materialien lassen sich trennen und fließen auch auseinander. Es wirken abstoßende aber auch anziehende Kräfte, da der Wassertropfen ja trotzdem zusammenhält.

Die gasförmigen Teilchen verteilen sich dagegen im Raum so weit es geht. Sie stoßen an die Wand und bewegen sich total frei im Raum. Die wirkenden Kräfte sind hier ganz schwach, weil die Teilchen so weit voneinander entfernt sind. Aber nicht nur diese Zustände können so erklärt werden, sondern auch verschiedene Temperaturen.

Hat das Wasser eine niedrige Temperatur bewegen sich die Teilchen langsam. Im wärmeren Wasser bewegen sich die Teilchen dagegen schneller und stoßen öfter gegeneinander. Durch diese Stöße wird sogar die Schale mit erhitzt, was du dann auch deutlich spüren kannst.

Zusammenfassung zu Teilchenmodellen

Was wissen wir nun über das Teilchenmodell? Es besagt, dass alle Stoffe aus kleinsten Teilchen bestehen, die sich auch ständig bewegen. Und zwischen diesen Teilchen wirken Kräfte. Du hast gelernt, dass die Forscher Brown und Ingenhousz die Molekularbewegung entdeckt haben, die ein Beleg für das Teilchenmodell waren.

Und du weißt, dass man mit dem Teilchenmodell die drei Aggregatzustände und den Zusammenhang zwischen Teilchenbewegung und Temperatur erklären kann. Allerdings musst du eins beachten: Aus dem Teilchenmodell kannst du nicht den Stoff erkennen, sondern nur den Aggregatzustand. Ob es sich dabei aber um Holz, Stein oder etwas anderes handelt, das wissen wir nicht. Dazu wird dann später das Teilchenmodell erweitert.

12 Kommentare

12 Kommentare
  1. danke sehr cool
    :)

    Von Philipp, vor 5 Monaten
  2. Super Video, bin gerade fleißig am Auswendig lernen...

    Von Linus, vor 6 Monaten
  3. gutes video aber hab noch fragen

    Von elsa, vor 12 Monaten
  4. cool

    Von Bubu, vor etwa einem Jahr
  5. aha!!!!

    Von Ananya, vor etwa 2 Jahren
Mehr Kommentare

Teilchenmodell der Materie Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Teilchenmodell der Materie kannst du es wiederholen und üben.
  • Erläutere die Ergebnisse der Experimente, die zum Teilchenmodell führten.

    Tipps

    Versuche mit dem Teilchenmodell zu erklären, was passiert.

    Lösung

    Das Verschwinden des Zuckers im Tee nennt man in der Chemie in Lösung bringen oder auflösen. Dies funktioniert mit jedem Stoff, der in einem Lösungsmittel löslich ist.

    So klappt das zum Beispiel beim Wasser mit vielen Salzen und Zucker. Aber auch Alkohol löst sich sehr gut im Wasser, umso besser, je wärmer das Wasser ist. Öl löst sich auf der anderen Seite nur sehr schlecht im Wasser.

    Dass sich die Tinte im Wasser verteilt, liegt daran, dass jedes Teilchen in Bewegung ist, sobald etwas Wärme vorhanden ist.

    Die Kräfte, die die Tinte zusammenhalten, sind auch beim Wasser für die Oberflächenspannung verantwortlich.

  • Gib den Teilchenzustand zu den Aggregatzuständen an.

    Tipps

    Stelle dir den makroskopischen Zustand vor.

    Stelle dir vor, selbst ein Teilchen zu sein.

    Lösung

    Auf den Bildern sind Eis, ein schmelzender Eiswürfel, Wasser, siedendes Wasser, und Wasserdampf dargestellt. Der Wasserdampf ist hier als Wolke dargestellt, obwohl er eigentlich nicht sichtbar ist. Die Wolken, die wir am Himmel sehen, sind kondensierte Wassertropfen. Um den Wasserdampf visualisieren zu können, wurde hier jedoch das Motiv der Wolke ausgewählt.

    Es gilt die Regel: Je wärmer es wird, desto mehr Platz benötigen die Teilchen, weil ihre Bewegungsgeschwindigkeit immer höher wird. Sie stoßen dabei immer stärker gegeneinander.

  • Gib an, welche Aussagen zum Teilchenmodell richtig sind.

    Tipps

    Die Teilchen sind nicht unterscheidbar.

    Lösung

    Nach dem Teilchenmodell gibt es Teilchen, aus denen jede Materie, also auch jeder Stoff, aufgebaut ist. Diese Teilchen sind immer in Bewegung und an ihnen kann man erkennen, welcher Aggregatzustand vorliegt. An den Teilchen kann man aber nicht erkennen, welcher Stoff vorliegt.

  • Nenne die Experimente, die sich mit dem Teilchenmodell erklären lassen.

    Tipps

    Was kann man mit dem Teilchenmodell veranschaulichen?

    Lösung

    Mit dem Teilchenmodell lässt sich alles erklären, was mit der Bewegung von ungeladenen Teilchen zu tun hat. Weder der Strom noch Licht oder magnetische Wirkungen lassen sich mit diesem Modell erklären. Hierzu nutzt man andere Modelle.

    Für die Erklärung des elektrischen Stroms nutzt man das Elektronenbandmodell. Für die Erklärung der Magneten verwendet man das Modell der Elementarmagneten und für das Licht den Welle-Teilchen-Dualismus sowie das Strahlenmodell des Lichtes.

  • Gib an, was in diesem Experiment passiert.

    Tipps

    Was unterscheidet die Teilchen eines Stoffes vom Stoff selbst?

    Lösung

    Die Teilchen eines Stoffes können mit den Teilchen eines anderen Stoffes zu einem neuen Stoff reagieren. Das Verbrennen ist so eine Reaktion, jedoch verbrennt hier kein Wasser.

    Auch kann nur der Stoff gasförmig werden, nicht jedoch dessen Teilchen. Der Anstieg der Temperatur bedeutet für die Teilchen nur, dass sich diese immer schneller bewegen.

  • Erkläre mit dem Teilchenmodell, was geschieht, wenn man bei -20°C kochendes Wasser aus dem Fenster schüttet.

    Tipps

    Was passiert mit den Teilchen eines Stoffes, wenn sich die Temperatur ändert?

    Lösung

    Dieses Experiment funktioniert so eindrucksvoll, weil das Wasser so verteilt in der Luft vorliegt. Der Chemiker spricht hier vom Zerteilungsgrad eines Stoffes. Durch die sehr feine Verteilung bietet das Wasser in der Luft eine viel größere Kontaktfläche, um mit den Luftteilchen zu interagieren. Dadurch wird es viel schneller abgekühlt als Wasser, das zuvor nicht kocht.

    Der Effekt ist derselbe, der auch dafür sorgt, dass Sägemehl viel schneller verbrennt als ein Holzklotz.

30 Tage kostenlos testen
Mit Spaß Noten verbessern
und vollen Zugriff erhalten auf

2.575

sofaheld-Level

5.805

vorgefertigte
Vokabeln

10.216

Lernvideos

42.307

Übungen

37.382

Arbeitsblätter

24h

Hilfe von Lehrer*
innen

laufender Yeti

Inhalte für alle Fächer und Schulstufen.
Von Expert*innen erstellt und angepasst an die Lehrpläne der Bundesländer.

30 Tage kostenlos testen

Testphase jederzeit online beenden