Atom

    Aus WISSEN-digital.de

    (griechisch "das Unteilbare")

    nach Demokrit das physikalisch kleinste Teilchen eines chemischen Grundstoffes. Heute ist das Atom nur noch nach chemischen Methoden unteilbar, mithilfe der Kernphysik jedoch weiter teilbar.

    Im Laufe der Zeit wurden verschiedene Atommodelle entwickelt. Anfangs dominierte das Kugelmodell mit dem Atom als starrer Kugel. Nach der modernen Physik (Rutherford-Bohr-Sommerfeld'sches Atommodell) besteht das Atom mit einem Durchmesser von etwa 10-8 cm als Baustein der Materie aus Kern (Nuklid) und Hülle: Im Atomkern (etwa 10-12 cm groß) befinden sich positiv geladene Protonen und ebenso massereiche, aber ladungsfreie Neutronen. Der Kern enthält fast die ganze Masse des Atoms (99,9%). In der Hülle um den Kern bewegen sich negativ geladene Elektronen in elliptischen Bahnen. Durch die elektronische Anziehungskraft zwischen den ungleichnamigen Ladungen werden Kern und Hülle zusammengehalten. Das Atom als Ganzes ist also neutral. Mithilfe von Energiezufuhr können sich die Elektronen auf ein höheres Energieniveau begeben und von dort in den Grundzustand zurückkehren, wobei sie Energie aufnehmen bzw. abgeben. Das Atom ist ähnlich einem Miniatursonnensystem aufgebaut.

    Im Gegensatz zu dieser älteren Quantentheorie brachte die Quantenmechanik, v.a. auf der Unschärferelation basierend, wesentliche Aufklärung über die atomaren Eigenschaften: Die Atome jedes chemischen Elementes besitzen eine bestimmte Anzahl von Protonen (Protonen- oder Kernladungszahl Z) im Atomkern (Ordnungszahl), denen im neutralen Atomzustand gleich viele Elektronen der Hülle gegenüberstehen. Dadurch werden die chemischen Eigenschaften bestimmt. Stoffe mit denselben physikalisch-chemischen Eigenschaften (derselben Ordnungs- bzw. Kernladungszahl), bei denen aber eine Variation der Anzahl der Neutronen (Neutronenzahl N, also Massenzahlen) im Atom vorliegt, heißen Isotope. Protonen und Neutronen werden als Nukleonen bezeichnet (Nukleonen- oder Massenzahl A = Z + N).

    Das leichteste Atom ist das des Wasserstoffs. Es wurde 1913 von N. Bohr mithilfe der Quantengesetze (M. Planck) erforscht. Im Periodensystem sind die Atome nach der wachsenden Kernladung geordnet (Ordnungszahlen).

    Atome können von selbst zerfallen; physikalisch geschieht Atomzerfall als Kernspaltung: durch die Trennung von Protonen und Neutronen, wodurch Energie freigesetzt wird. Gibt ein Atom Elektronen ab oder nimmt solche auf, so entsteht ein Ion, das andere Eigenschaften aufweist als das ungeladene Atom. Aus mehreren Atomen können sich durch Umlagerung der Elektronenhüllen Moleküle bilden. Die chemische Eigenschaften der Stoffe werden in erster Linie durch die Struktur der Elektronenhüllen bestimmt. Die Dichte und Regelmäßigkeit der Anordnung der Atome bestimmt den Aggregatzustand des Stoffs.



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