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I. Demokrit (460-370 v. Chr)
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- Es gibt kleine, unteilbare, unveränderliche Teilchen
II. Aristoteles und Platon
- Es gibt 4 Urelemente: Wasser - Feuer - Luft - Erde
(alchemistische Zeichen)
III. Jhon DALTON (1766 - 1844) - Englischer Physiker und Chemiker
- Die Kleinsten Teilchen der Materie sind die Atome, sie sind unteilbar.
- Es gibt genauso viele Atomarten wie Elemente.
- Atome verschiedener Elemente unterscheiden sich in ihrer Masse.
- Verbinden sich Elemente miteinander, so verbinden sich deren Atome in bestimmten kleinen Zahlenverhältnisse.
- Chemische Reaktionen sind Teilchengruppierungen: Bei einer Reaktion gruppieren sich die Atome der Ausgangsstoffe lediglich um. Weder werden Atome vernichtet, noch entstehen neue.
- DALTON wählte die Masse eines Wasserstoffatoms als
Atommasseneinheit.
=> DALTON setzte die Masse eines H2-Atoms
willkürlich auf 1.
Die derzeit gültige Festlegung der Atommasseneinheit (1u) bezieht sich auf 1/12 der Masse m des Kohlenstoffisotops 12C.
Für das H2-Atom gilt daher: m(H) = 1.0079 u.
Hinweis: 1 u = 0,000.000.000.000.000.000.000.001.660.565.5 g
= 1,6606 * 10-27 kg
Was kann man damit anfangen?
- Element
- Verbindungsbegriff
- chem. Reaktion
- Aggregatzustände
- Lösungen
Anwendbarkeitsgrenze:
- Ionengitter
- Elektrolyse
- Molekühlstruktur/Bindungswinkel
IV. THOMSON-Modell (1856-1940)
Faradeys Elektrolyseversuche (1833) und die Entdeckung des Elektrons 188 konnte man mit dem einfachen DALTON-Modell nicht mehr erklären:
=> Ein Neues Modell muss(te) her:
THOMSON erweiterte (um 1900) das Atommodell von DALTON in dem er die Ladung mit einbezog:
- Das Atom besteht aus einer elektrisch positiv geladenen Kugel, in die elektrisch negativ geladene Elektronen eingelagert sind.
- Die Atome sind nach außen elektrisch neutral.
- Die Atome können Elektronen auf- und abgeben, wodurch positiv, bzw. negativ geladene Ionen entstehen.
"Rosienenkuchen-Modell"
V. Ernst RUTHERFORD (1871-1937)
V: Rutherford beschoss eine extrem dünne Goldfolie (etwa 100 Atomschichten stark!) mit -Teilchen und stellte fest, dass einige Teilchen abgelenkt werden und einige gerade hindurch "flogen". Jedes 100.000. Teilchen etwa prallt ganz zurück.
Die Beobachtungen konnten nicht mit dem THOMSON-Modell erklärt werden. Daher geht RUTHERFORD nicht mehr vom Kugel-Modell aus:
- Das Atom besteht aus einem Atomkern und einer Atomhülle
- Der Atomkern ist positiv geladen und befindet sich im Zentrum des Atoms.
- Der Atomkern hat einen Durchmesser von 1/10.000 des gesamten Atomdurchmessers.
- In der Atomhülle befinden sich negativgeladene Elektronen die den Kern umkreisen.
- Durch die Kreisbewegung wird verhindert, dass die Elektronen auf den Kern stürzen.
- Die Elektronen sind noch kleiner als der Kern. Die Atomhülle ist praktisch ein leerer Raum.
"Kern-Hülle-Modell" (1911)
Widerspruch zur herkömmlichen Physik:
- Bewegte Elektronen erzeugen ein magnetisches Feld, des nach außen abgestrahlt wird. Diese Feldenergie kann nur aus dem Energievorrat des Elektrons entnommen werden.
ð Bewegungsenergie de Elektrons müsste sich verringern
ð Zentrifugalkraft würde sich verkleinern
ð Elektron müsste spiralförmig in den Kernstürzen.
Anwendbarkeitsgrenze: - Molekühlstruktur/Bindungswinkel
VI. BOHRsches Atommodell (1913)
Anlass: Man entdeckte dass Licht unterschiedlich hohe Energie hat.
ð Lichtentstehung durch "Bahnechsel" des Elektrons.
- Die Elektronen kreisen in sieben Bahnen (Schalen (K-Q)) um den Kern.
- Elektronen haben ein unterschiedliches Energieniveau.
- Elektronen werden durch Kernanziehung und Fliehkraft auf bestimmten bahnen gehalten.
- Maximalbesetzung: 2n²
Was kann man damit anfangen?
- Lichtentstehung
- Größenverhältnisse der Atome können abgeschätzt werden
- Unterschiedliche Ionisierungsenergie
- Reaktionsfähigkeit
- Bindungsbestreben der Elementatome (Ionen-/Elektronenpaarbindung)
VII. Orbitalmodell: (1925-1927)
- Ort und Geschwindigkeit eines Elektrons kann nicht exakt bestimmt werden (HEISENBERGschen Unschärferelation)
- Elektronen können daher keiner bestimmten Bahn zugeordnet werden.
- Elektronen bekommen einen Raum zugeordnet indem sie wahrscheinlich zu finden sind: das Orbital.
Kennzeichen eines Orbitals:
- Hauptquantenzahl n º Energieniveau º "Schale"
- Nebenquanten Zahl l º Energieunterschiede innerhalb eines Energieniveaus º Orbitaltyp
- Spinquantenzahl s º Eigenrotation von Elektronen ( )
Orbitaltypen:
- Jedes Orbital kann maximal zwei Elektronen mit unterschiedlichem Spin besetzt werden
- Energiegleiche Orbitale mit gleicher Nebenquantenzahl werden zuerst einfach besetzt!
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