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Aufbruch in die atomare Dimension

ZDFStudienprogramm Chemie 1973 Folge 2

Quelle: YouTube-Video von zeltersee01 • 04.09.2011

Elektronen – Wolken, die die Atome verbinden

ZDFStudienprogramm Chemie 1973 Folge 5

Quelle: YouTube-Video von zeltersee01 • 12.04.2010

Atommodelle

Ein Atommodell ist eine Vorstellung von den kleinsten Teilen der Stoffe. Lange Zeit gab es keine experimentellen Hinweise für die Existenz kleinster Teilchen, sondern lediglich die intuitive Ablehnung unendlich fortsetzbarer Teilbarkeit, sowie die Möglichkeit, die vielfältigen Eigenschaften von Materialien und Substanzen auf kleinste Teilchen geringerer Zahl zurückzuführen. Grundlage der Modelle der Neuzeit sind beobachtbare Eigenschaften der Materie und experimentell ermittelte Daten.

Auf die Frage, wie man sich denn ein Atom nun vorzustellen habe, antwortete der Physiker Werner Heisenberg: „Versuchen Sie es gar nicht erst!“ Die Formulierung der gängigen Atommodelle der Quantenmechanik bestehen vorrangig aus mathematischen Aussagen.

Quelle: Wikipedia: Liste der Atommodelle

Hans-Peter Dürr – Das Geistige ist die treibende Kraft

Quelle: YouTube-Video von profgertler • hochgeladen am 11.05.2013

Der Quantenphysiker Hans-Peter Dürr im Gespräch. Die Themenbereiche: „Wir müssen die Wirklichkeit total anders sehen.“ / Der Urknall / Die Naturgesetze / Entstehung des Lebens / Evolution / Das Geistige als treibende Kraft / Die „Wirklichkeit“ des Naturwissenschaftlers / Sternenstaub und Schaumkämme. Aufgenommen im Max-Planck-Institut München, Sommer 1997.

Im Grunde gibt es Materie gar nicht. Jedenfalls nicht im geläufigen Sinne. Es gibt nur ein Beziehungsgefüge, ständigen Wandel, Lebendigkeit. Wir tun uns schwer, uns dies vorzustellen. Primär existiert nur Zusammenhang, das Verbindende ohne materielle Grundlage. Wir könnten es auch Geist nennen. Etwas, was wir nur spontan erleben und nicht greifen können.“
Meilensteine der Naturwissenschaft und Technik

Das Atom - John Dalton und Niels Bohr

Quelle: YouTube-Video von Cryrobal • hochgeladen am 03.10.2010

Die Sendungen der Reihe stellen in informativer und unterhaltender Form herausragende Leistungen und Erfindungen der technischen und naturwissenschaftlichen Entwicklung vor. Angereichert mit Anekdoten werden technische und physikalische Hintergründe durch Animationen und geschichtliche Materialen anschaulich erklärt.

Eine nette Anekdote über Niels Bohr

Quelle: Die folgenden Texte sind aus: „Der Atombau“ von Ulrich Helmich

Sir Joseph John Thomson (* 18.12.1856 in Cheetham Hill bei Manchester; † 30. 08.1940 in Cambridge) war ein britischer Physiker, Nobelpreisträger und Entdecker des Elektrons (1897).
Quelle: Wikipedia / J. J. Thomson

Thomsonsches „Rosinenkuchenmodell“
Quelle: Wikipedia / Thomsonsches Atommodell

Ernest Rutherford (* 30.08.1871 Neuseeland; † 19.10.1937 Cambridge). Neuseeländischer Atomphysiker, der 1908 den Nobelpreis für Chemie erhielt.
Quelle: Wikipedia / E. Rutherford

oben: erwartetes Ergebnis nach dem Thomsonschen Atommodell; unten: beobachtetes Ergebnis
Quelle: Wikipedia / Rutherford-Streuung

Kern-Hülle-Modell nach Rutherford
Quelle: Wikipedia / Rutherfordsches Atommodell


Das Rosinenkuchenmodell


Das Kern-Hülle-Modell


Rutherfords Streuversuch

Abbildung: Der Rutherfordsche Streuversuch, schematisch dargestellt.
1: Radioaktives Radium; 2: Bleimantel zur Abschirmung; 3: α-Teilchenstrahl; 4: Leuchtschirm bzw. Fotografieschirm; 5: Goldfolie; 6: Punkt, an dem die Strahlen auf die Folie treffen; 7: Teilchenstrahl trifft den Schirm, nur wenige Teilchen werden abgelenkt.
Quelle: Wikipedia / Rutherford-Streuung


Und wie sah das Versuchsergebnis aus?



Niels Bohr (1922)
Quelle: Nobel Price biography, Wikipedia

Das Schalenmodell nach Niels Bohr


Ionen und Ionisierungsenergie

Abbildung: Ionisierungsenergien der ersten 20 Elemente (nach Ulrich Helmich)


Ein Erklärungsmodell

Abbildung: Modell zur Ionisierung (Quelle: Ulrich Helmich)


Deutung der Beobachtungen


Schalenmodell


Abbildung: Schwefel-Atom gemäß Schalenmodell (Quelle: Ulrich Helmich)