Atom - Physik.

« 3 RADIOAKTIVITÄT Die Notizbücher Marie CuriesGemeinsam mit ihrem Mann machte die französische Physikerin Marie Curie zahlreiche Entdeckungen auf dem Gebiet derRadioaktivität.

Ihre Theorien hielt sie in Notizbüchern wie diesen fest.Archive Photos Erst gegen Ende des 19.

Jahrhunderts wurden mehrere Entdeckungen gemacht, die nahe legten, dass das Atom kein festes Stück Materie ist, das nicht weiter zerteiltwerden kann.

1895 entdeckte der deutsche Wissenschaftler Wilhelm Conrad Röntgen die von ihm so genannten X-Strahlen (die später ihm zu Ehren Röntgenstrahlengenannt wurden), die verschiedene Stoffe durchdringen und nur durch Blei abgeschirmt werden; dafür erhielt er 1901 den ersten Nobelpreis für Physik.

1897 entdeckte derPhysiker Joseph John Thomson das Elektron, ein Teilchen mit einer wesentlich geringeren Masse als die Atome (Nobelpreis für Physik 1906).

Und 1896 fand der französischePhysiker Antoine Henri Becquerel heraus, dass bestimmte Substanzen, z.

B.

Uransalze, eine durchdringende Strahlung emittieren, deren Ursprung man sich nicht erklärenkonnte.

Die französischen Wissenschaftler Marie Curie und ihr Mann Pierre Curie trugen wesentlich zum Verständnis dieser „radioaktiven” Substanzen bei ( siehe Radium). Alle drei wurden 1903 gemeinsam mit dem Nobelpreis für Physik ausgezeichnet. Nach den Forschungsergebnissen des britischen Physikers Ernest Rutherford (Nobelpreis für Chemie 1908) und seiner Zeitgenossen wusste man, dass Uran und andereschwere Elemente wie Thorium und Radium drei verschiedene Arten von Strahlung aussenden; sie wurden anfänglich Alpha- ( α), Beta- (β) und Gamma- ( g) Strahlen genannt.

Die beiden ersten bestehen aus elektrisch geladenen Teilchen, die man Alpha- bzw.

Betateilchen nennt.

Später fand man heraus, dass Alphateilchen mitHeliumkernen und Betateilchen mit Elektronen identisch sind.

Das Atom war also offensichtlich aus kleineren Teilchen zusammengesetzt.

Die Gammastrahlen wurdenschließlich als elektromagnetische Wellen identifiziert, vergleichbar mit den Röntgenstrahlen, allerdings mit geringerer Wellenlänge ( siehe elektromagnetische Strahlung). 4 ATOMMODELLE Nach Daltons Vorstellung bestanden Atome aus kugelförmigen, elastischen und gleichmäßig mit Materie gefüllten Gebilden, die den Gesetzen der klassischen Mechanikgehorchen.

Streuversuche mit Elektronenstrahlen zeigten jedoch, dass der Raum, den ein Atom für sich einnimmt, größtenteils leer ist.

Der Physiker Joseph John Thomsonschlug deshalb 1904 vor, dass Atome aus einer kugelförmigen Ladungsverteilung und darin beweglichen Elektronen bestehen.

Etwa zur gleichen Zeit vermutete der PhysikerWilhelm Wien, dass zwischen dem von Max Planck postulierten Energiequantum und der Eigenschaft von Atomen ein enger Zusammenhang bestehe. 5 DAS RUTHERFORD’SCHE ATOMMODELL Zu Beginn des 20.

Jahrhunderts diskutierte man in der Fachwelt verschiedene Atommodelle.

1911 gelang es Sir Rutherford und seinen Mitarbeitern durch Streuexperimentemit Alphateilchen die noch vorhandenen Unsicherheiten zu beseitigen.

Rutherford bestrahlte eine dünne Goldfolie mit Alphastrahlung.

Wenn Atome, wie nach derDalton’schen Theorie gefordert, kompakt aufgebaut seien, dann müsste jeder Alphastrahl auf Atome treffen und stark abgelenkt werden.

Es würden bei diesem Experimentnur äußerst wenige Strahlen die Folie durchdringen.

In Wirklichkeit durchdrang ein Großteil der Strahlung das Material unter schwacher Ablenkung; nur wenigeAlphastrahlen wurden stark abgelenkt.

Rutherford deutete dieses Versuchsergebnis folgendermaßen: Die Atome sind im Prinzip leer und die starke Ablenkung einzelnerStrahlen wird durch positiv geladene „Zentren” innerhalb der Atome verursacht.

Mit Hilfe der recht komplizierten mathematischen Auswertung seiner Ergebnisse warRutherford in der Lage, das nach ihm benannte Modell zu formulieren.

Demzufolge besteht ein Atom aus positiv geladenen Atomkernen und einer negativ geladenenAtomhülle.

Im Kern ist die Masse des Atoms konzentriert, während die Elektronen auf planetenartigen Bahnen in einer ständigen Bewegung um den Kern kreisen. 6 LINIENSPEKTREN AtomorbitaleMit Atomorbitalen beschreibt man mathematisch die räumliche Elektronendichteverteilung.

Sie stellen praktisch die Räume dar, indenen die Wahrscheinlichkeit am größten ist, das Elektron dort anzutreffen.© Microsoft Corporation.

Alle Rechte vorbehalten. Etwa gegen Ende des 19.

Jahrhunderts wusste man, dass Metalldämpfe oder Edelgase aus einzelnen freien Atomen bestehen.

Wenn man diesen Dämpfen bzw.

Gasen z.

B.durch Erhitzen genügend Energie zuführte, sendeten die Substanzen Licht ganz bestimmter Wellenlänge aus.

Mit Hilfe der von Robert Wilhelm Bunsen und Gustav RobertKirchhoff erfundenen Spektroskope war man in der Lage, die dabei entstehenden Spektrallinien zu beobachten – Kirchhoff und Bunsen entwickelten gemeinsam dieSpektralanalyse ( siehe Spektroskopie: Spektrallinien).

Gerade das Phänomen der Linienspektren bereitete den Physikern Kopfzerbrechen.

Nach Rutherford kreisen die Elektronen in ständiger Bewegung um den Kern – das Elektron wäre demnach eine beschleunigt bewegte Ladung.

Nach der damals bereits bekannten, von James Clerk. »