Rutherford Atommodell
Das Rutherford Atommodell ist eines der ersten Atommodelle, um den Aufbau von Atomen zu erklären. Wie das Modell entstand, was es besagt und auf welche Schwierigkeiten es stößt, siehst du hier in unserem Video und Beitrag!
Inhaltsübersicht
Rutherford Atommodell einfach erklärt
Das Rutherford Atommodell ist das erste Atommodell, das den Atomkern einführt. Laut Rutherford ist der Atomkern im Zentrum des Atoms sehr klein und positiv geladen. Außerdem enthält er nahezu die gesamte Masse des Atoms. Die Elektronen kreisen in einer fast leeren Atomhülle um den Atomkern.
Wie Atome aussehen, war Anfang des 20. Jahrhunderts noch unklar. Um den Aufbau des Atoms besser zu verstehen, machte Ernest Rutherford ein Experiment — den sogenannten Rutherford Streuversuch . Aus den Ergebnissen seines Versuchs formulierte er das Rutherford Atommodell.
Rutherford Streuversuch
Bei Rutherfords Experiment wird radioaktive Strahlung auf eine sehr dünne Goldfolie geschossen. Die Goldfolie ist nur wenige Atomschichten dick. Werden die Teilchen durchgelassen oder abgelenkt, treffen sie auf einen Leuchtschirm. Der Leuchtschirm ist um die Goldfolie herum platziert und leuchtet dort, wo ein Teilchen auf ihn trifft.
So wollte Rutherford feststellen, wie sich die positiven Teilchen in der Strahlung beim Auftreffen auf die Goldatome verhalten.
Anfang des 20. Jahrhunderts entsprach die Vorstellung vom Atom dem Thomson Atommodell. Laut Thomson sind die Ladung und Masse eines Atoms gleichmäßig verteilt.
Deswegen hat Rutherford im Versuch erwartet, dass die Teilchen nicht abgelenkt werden und einfach durch die Goldfolie durchgehen. Die meisten Teilchen haben die Goldfolie zwar wirklich durchdrungen, doch einige wurden abgelenkt oder sogar zurückgestreut!
Das Atommodell von Thomson musste also Fehler enthalten. Deshalb hat Rutherford mit seinen Beobachtungen aus dem Streuversuch, ein neues Atommodell aufgestellt.
Rutherfordsches Atommodell
Das Atommodell von Rutherford zeichnet sich durch drei wichtige Eigenschaften aus:
- Ein Atom besteht aus einem sehr kleinen, positiv geladenen Atomkern, welcher fast die gesamte Masse enthält.
- Der Rest des Atoms besteht aus einer fast 3000-mal größeren Atomhülle, welche größtenteils „leer“ ist.
- Die Elektronen kreisen in der Atomhülle um den Atomkern.
Rutherford hat den Aufbau eines Atoms so definiert, weil er dadurch die Beobachtungen seines Streuversuchs erklären konnte. Beim Versuch sind die positiven Teilchen größtenteils durch die Goldfolie gedrungen, aber wurden manchmal abgelenkt und selten sogar zurückgestreut.
Die Teilchen wurden selten zurückgestreut, weil der Großteil der Masse an einem sehr kleinen, positiven Punkt vereint sein muss. Zum Beispiel in einem Atomkern.
Die Ablenkung der Teilchen ist damit erklärt, dass sie zu nah am positiven Atomkern entlang geflogen sind. Weil die Teilchen positiv sind, wurden sie vom positiven Atomkern weggestoßen.
Der Großteil der Teilchen ist ungehindert durch die Goldfolie durchgedrungen. Somit muss ein sehr großer Teil um den Atomkern herum „leer“ sein. Weil Elektronen fast keine Masse besitzen, können sie die Teilchen vom Durchdringen nicht abhalten. Somit befinden sich die Elektronen in einer sehr großen, aber leeren Atomhülle.
Rutherford Atommodell im Vergleich
Auch das rutherfordsche Atommodell stößt an seine Grenzen, wie du im Vergleich zu moderneren Atommodellen siehst. Elektronen kreisen laut Rutherford in der Atomhülle um den Atomkern. Wie genau sie das tun, hat er jedoch nicht definiert.
Da eine bewegte Ladung, wie im Fall von Elektronen, aber Energie abgibt, würden die Elektronen im Rutherford Atommodell irgendwann in den Atomkern stürzen. Dadurch wären stabile Atome undenkbar.
Niels Bohr erkannte später das Problem. Anhand von Rutherfords Atommodell, definierte er das Bohrsche Atommodell. Neuerungen in Bohrs Atommodell sind sogenannte Kreisbahnen, auf den die Elektronen sich bewegen. Jede Kreisbahn ist durch ein eigenes Energielevel charakterisiert. Führst du einem Elektron Energie hinzu, kann es auf eine „höhere“ Kreisbahn springen. Fällt es jedoch auf die ursprüngliche Kreisbahn zurück, wird Energie in Form von Strahlung freigesetzt.
Bohrsches Atommodell
Rutherfords Atommodell war zu seiner Zeit revolutionär. Es stellt die Grundlage zu späteren Atommodellen, wie dem Bohrschen Atommodell dar. Wie es entstanden ist und was es beinhaltet, siehst du in unserem Video dazu!
