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7.7.2020
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Handout GFS Atombau Physik Julian Masur 10a Demokrits Atommodell: - Atom als Grundstein der Materie Daltons Atommodell: - Elemente untereinander gleich - unterscheiden sich in Masse und Größe - ganze Anzahl verschiedener Elemente bildet Verbindungen Thompsons Atommodell (Rosinenkuchenmodell): - Elektronen bereits im Atom vorhanden Atombau Julian Masur 10A Physik Walz ● Gliederung Allgemeines Die Entdeckung des Atoms - Vorstellung in der Antike - Demokrit - Dalton - Thompson - Rutherford - Bohr Rutherfords Atommodell: - Atom hat positiv geladenen Kern - um den Kern bewegen sich Elektronen - neutrale Atome haben einen gleichen Anteil positiver und negativer Atome Niels Bohrs Atommodell: m Photon in - 3 Postulate: - Elektronen bewegen sich auf stabilen Kreisbahnen um den Kern - Elektronen dürfen nicht strahlen, können ihre Bahn sonst nicht halten - Radius ändert sich sprunghaft, sog. Quantensprung -> Photonenabgabe ● ● ● ● Allgemeines Vorstellung vom atomaren Aufbau der Materie existierte bereits in der Antike Endgültiger Nachweis gilt als eine der bedeutendsten Entdeckungen in Physik und Chemie. Entscheidende Beiträge lieferten Albert Einstein und Max Planck Erst seit wenigen Jahrzehnten möglich einzelne Atome direkt zu beobachten durch Feldionenmikroskope Rastertunnelmikroskope Elektronenmikroskope Albert Einstein 1879 - 1955 Max Planck 1858-1947 Vorstellung in der Antike: || Demokrit griech. Philosoph Vorsokrat Schüler von Leukipp • Sohn reicher Eltern ● • wurde auch,,lachender Philosoph" genannt ● 459 v. Chr. - 370 v. Chr. Demokrit Beide waren überzeugt, dass: sich die Materie nicht unendlich zerteilen lässt daher der Name Atom (atomos-griech. für unteilbar) sich Atome im leeren Raum frei bewegen, zusammenstoßen, vereinigen und trennen können Sie stützten ihre Theorie nie auf Experimente sondern auf Nachdenken! Das Demokrit-Modell: Demokrit Atom als...
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Grundstein der Materie Probleme des Demokrit-Modells Atome nur im leeren Raum nur ein Atom aus dem alles besteht ● engl. Naturforscher und Lehrer Wegbereiter der Chemie • Sohn eines Webers • setzte relatives Gewicht für Wasserstoff gleich 1 • 1803 auch für Kohlenstoff(4,3), Kohlenmonoxid (9,8), Sauerstoff(5,5), Stickstoff(4,2), Wasser(6,5) und Ethylalkohol(15,1) John Dalton ● 1766 1844 John Dalton • Dalton führt Demokrits Ideen 1803 fort ● inspiriert durch Joseph-Louis-Proust's Gesetz der konstanten Mengenverhältnisse Daltons Hypothesen: ● • jede Materie besteht aus Grundbausteinen unteilbare Atome Elemente untereinander gleich, unterscheiden sich in Masse und Größe • ganze Zahl an Atomen verschiedener Elemente bildet Verbindungen Durch diese Hypothese war es Dalton ermöglicht die Gesetze der Massenerhaltung, konstanten Proportionen und der multiplen Proportionen zu erklären Das Dalton-Modell John Dalton Probleme des Dalton-Modells Begrenzter Einsatzbereich Joseph John Thompson • britischer Physiker Nobelpreis für Physik • entdeckte fast zeitgleich mit ● Emil Wiechert das Elektron ● EWrechert. Joseph John Thompson Thompson nahm an, dass sich Elektronen in gleichförmig positiv geladener Masse befinden • beweist 1897, dass Kathodenstrahlen aus geladenen Teilchen bestehen • Bestimmte das Verhältnis Ladung ● Masse vermutet, dass die Elektronen bereits in den Atomen der Kathode vorhanden sind • stellt 1903 erstes Atommodell auf • wird wegen angenommener Struktur Rosinenkuchenmodell genannt Joseph John Thompson = Elektronen Probleme des Thompson-Modells • Röntgenstrahlen zeigten, dass Elektronenanzahl geringer sein muss • rutherford'scher Versuch zeigt, dass positive Ladung im Kern vereinigt ist ● Ernest Rutherford neuseeländischer Physiker Nobelpreis für Chemie 1908 ionisierende Strahlung von Uran aus mehreren Teilchenarten • chem. Elemente gehen durch radioaktiven Zerfall in Elemente mit kleinerer Ordnungszahl • teilte Radioaktivität in Alpha-,Beta und ● Gammastrahlen 1871 - 1937 ● ● ● schoss Alphateilchen auf Goldfolie die meisten Teilchen Goldfolie Ernest Rutherford fliegen geradeaus dur ein paar werden in un Richtungen abgelenkt Erkenntnis: - - Alpha-Teilchen Goldfolie Atom hat positiv geladenen Kern - um den Kern bewegen sich Elektronen Atom nach außen neutral➡ Anteil positive Teilchen = negative Teilchen Widerlegt Thompson-Modell! Alpha-Teilchen Ernest Rutherford = Elektronen • Protonen = Probleme des Rutherford-Modells • keine Erklärung für Spektrallinien von diversen Gasen keine Erklärung warum Elektronen nicht in Kern stürzen Niels Bohr • dänischer Physiker • 1921 Hughes-Medaille • 1922 Physik-Nobelpreis lernte bei einem Vortrag in Berlin Einstein und Planck kennen 1885 - 1962 • Atommodell eigentlich nur eine Fortführung von Rutherfords Modell • erweiterte Rutherfords Modell um 3 Postulate: Niels Bohr - Elektronen bewegen sich nur auf stabilen Kreisbahnen um den Kern - Elektronen dürfen nicht strahlen - können sonst Bahn nicht halten Radius ändert sich sprunghaft beim Quantensprung wird ein Photon abgegeben Niels Bohr Photon m || m = E h.f c² "m" Masse eines Photons in Kilogramm [kg] • "E" Energie des Photons in Newton-Meter [Nm] • "c" Lichtgeschwindigkeit in Meter pro Sekunde [m/s] ● "h" Plancksche Wirkungsquantum in Joule-Sekunde [ Js] "f"Frequenz in Hertz [1/s] "A" Wellenlänge des Lichts in Meter [m] ● Wellenlänge Licht= 630 nm Wirkungsquantum: h= 6,626 x 10-34 Js Lichtgeschwindigkeit= 299.792.458 m/s m = m = E c2 h. f c² h c. λ "m" Masse eines Photons in Kilogramm [kg] "E" Energie des Photons in Newton-Meter [ Nm ] • "c" Lichtgeschwindigkeit in Meter pro Sekunde [m/s] ● ● ● ● "h" Plancksche Wirkungsquantum in Joule-Sekunde [Js ] "f" Frequenz in Hertz [1/s] "A" Wellenlänge des Lichts in Meter [m] Wellenlänge Licht= 630 nm Wirkungsquantum: h= 6,626 x 10-34 Js Lichtgeschwindigkeit= 299.792.458 m/s m = 6,62610-34 Js 300.000.000m/s 630 10-⁹m m = m m = E c² c² h c. λ 11 E=mc² Probleme des Bohr-Modells • Prostulate werden durch kein Prinzip bewiesen widersprechen Elektrodynamik Passt nicht, sobald mehr als ein Elektron • Heisenbergsche Unschärferelation ● Quellen ● ● ● • https://www.halbleiter.org/grundlagen/atombau/ https://de.wikipedia.org/wiki/John_Dalton ● ● ● ● ● http://www.lernort-mint.de/allgemeine%20Chemie/Atommodell/demokrit.html ● https://www.leifiphysik.de/atomphysik/atomaufbau/geschichte https://www.grund-wissen.de/physik/atomphysik/atommodelle.html https://www.cumschmidt.de/s_modelle03.htm http://nawi.naturundbildung.at/wp/?page_id=736 https://www.frustfrei-lernen.de/chemie/dalton-atommodell.html https://de.wikipedia.org/wiki/Demokrit https://www.frustfrei-lernen.de/chemie/ernest-rutherford-atommodell-chemie.html https://systemdesign.ch/wiki/Bohrsches_Atommodell https://www.chemie.de/lexikon/Bohrsches_Atommodell.html#Probleme https://chemiezauber.de/inhalt/q1/aufbau-der-materie/atommodelle/das-bohrsche-atommodell.html SIND NOCH FRAGEN makeameme.org