Atombau und Atomstruktur

Der Aufbau eines Atoms nach dem Rutherford'schen Modell wird detailliert erklärt. Im Zentrum befindet sich der winzige, aber massenreiche Atomkern mit positiv geladenen Protonen und neutralen Neutronen. Die Atomhülle besteht aus negativ geladenen Elektronen, die den größten Teil des Atomvolumens ausmachen.

Highlight: Das Größenverhältnis zwischen Atomkern und Atomhülle ist extrem: Es entspricht etwa dem Verhältnis zwischen einem Stecknadelkopf und einem Fußballstadion.

Die Ordnungszahl eines Elements gibt die Anzahl der Protonen im Kern an. In einem neutralen Atom ist die Anzahl der Elektronen gleich der Protonenzahl. Die Neutronenzahl kann variieren, was zu Isotopen führt.

Definition: Isotope sind Atome eines Elements mit gleicher Protonenzahl, aber unterschiedlicher Neutronenzahl und damit unterschiedlicher Atommasse.

Vocabulary: Die Atommasse wird in der Einheit u (unified atomic mass unit) angegeben, wobei 1 u etwa 1,66 × 10^-27 kg entspricht.

Das Rutherford'sche Streuexperiment wird beschrieben, bei dem Alpha-Strahlen durch eine dünne Goldfolie geschickt wurden. Die Beobachtungen führten zu wichtigen Erkenntnissen über den Aufbau eines Atoms:

1. Die meisten Alpha-Teilchen durchdrangen die Folie ungehindert, was auf viel leeren Raum im Atom hindeutet.
2. Einige Teilchen wurden abgelenkt, was auf die Anwesenheit positiv geladener Protonen hinweist.
3. Wenige Teilchen wurden stark zurückgestreut, was die Existenz eines massiven, positiv geladenen Kerns bestätigte.

Example: Bei der Berechnung der Neutronenzahl wird die Atommasse (gerundet) minus der Ordnungszahl verwendet.