Chemieunterricht/ Stufe 9/ Modellvorstellungen

Theorien und Modelle

Da der Aufbau der Stoffe im Bereich des Mikrokosmos´ liegt und daher für das menschliche Auge selbst mit optischen Hilfsmitteln kaum noch zu erkennen ist, versucht der Naturwissenschaftler mit Theorien und Modellen sich Erscheinungen in der Natur besser erklären zu können.

Ein Modell ist eine Darstellung, die der Wirklichkeit angenähert ist. Es darf die Wirklichkeit vereinfachen, jedoch nicht verfälschen.

1. Modellvorstellung

Bereits 400 vor Christus nahmen die griechischen Philosophen Leukipp und dessen Schüler Demokrit von Abdera die Existenz kleinster Teilchen von Stoffen an und nannten diese A-tomos = unteilbar (-> Atom!). Angaben über Eigenschaften der Atome wurden jedoch nicht gemacht und Experimente zur Überprüfung der Überlegung wurden nicht durchgeführt.

2. Modellvorstellung

Das Kugelteilchenmodell

1808: Englischer Mathematiker und Naturwissenschaftler John Dalton (1766 - 1844):

1. Atome sind unveränderlich und unteilbar.

2. Atome haben kugelförmige Gestalt

3. Atome sind massiv

4. Atome eines Elements sind in Größe und Masse gleich

5. Atome verschiedener Elemente sind in Größe und Masse unterschiedlich

3. Modellvorstellung

Das Kern-Hülle-Modell

1911: Britischer Physiker Ernest Rutherfort (1871 - 1937): Streuversuch:

Datei:Atombau - Rutherfordscher Streuversuch.svg

Der Streuversuch

Das Verhalten von α-Teilchen in dem Versuch

1. Fast alle α-Teilchen durchdringen die Atomschichten der Goldfolie ohne jede Behinderung.
2. Nur einige wenige α-Teilchen durchdringen die Goldfolie zwar, werden aber von ihrer ursprünglichen Bahn abgelenkt.
3. Nur einige wenige α-Teilchen werden von der Goldfolie reflektiert.

Rutherfort wiederlegte mit seinem Streuversuch das Dalton´sche Kugelteilchenmodell: Atome können nicht massiv sein!

4. Modellvorstellung

1913: Dänischer Physiker Niels Bohr (1885 - 1962): Verfeinerung des Kern-Hülle-Modells:Schalenmodell:

Elementarteilchen	Symbol	Aufenthaltsort	Ladung	Masse
Protonen	$p^{+}$	Atomkern	+1	~1u
Neutronen	n	Atomkern	keine!	~1u
Elektronen	$e^{-}$	Atomhülle	-1	${\frac {1}{1832}}u\approx 0!$

Es gibt sieben Elektronenschalen. Je weiter eine Elektronenschale vom Atomkern entfernt ist, desto mehr Elektronenbahnen kann sie enthalten. Dabei lässt sich die maximale Elektronenbesetzung einer Elektronenschale nach der allgemeinen Formel $2n^{2}$ berechnen (n = Nummer der entsprechenden Schale).

Elektronenschale
Name	Nummer	maximale Besetzung
K	1	2
L	2	8
M	3	18
N	4	32
O	5	50
P	6	72
Q	7	98

Die vorhandenen Elektronen besetzen die Elektronenschalen immer von innen nach außen. Die Außenschale kann jedoch nur mit höchstens 8 Elektronen, den Außenelektronen besetzt werden. Diese sind für das chemische Verhalten eines Elements verantwortlich.