Natur und Technik für den Pflichtschulabschluss: Die Atome und die Moleküle

Nach der geltenden Theorie besteht die Natur aus kleinen Teilchen, den Atomen. Nicht alle Atome sind gleich. Es gibt Milliarden von Milliarden Atomen, man kann aber ungefähr 120 Atomsorten in der Natur finden. Man kann zwei Atome der gleichen Sorte grundsätzlich nicht voneinander unterscheiden. Diese Atomsorten nennt man chemischen Elemente. Atome können sich miteinander verbinden und die sogenannten Moleküle bilden. Ein Molekül besteht aus zwei oder mehreren Atomen (vielleicht sogar aus tausenden Atomen). Es gibt gewisse Regeln, wie die Atome sich miteinander verbinden, um Moleküle zu formen. Es gibt allerdings andere Formen von Atombindungen, wie die Metallbindung und die Ionenbindung. Diese Atombindungen bestehen in der Regel aus tausenden Atomen.

Für jedes chemisches Element gibt es ein Symbol. Manche bekannte chemische Elemente, also Atomsorten, und ihre Symbole sind: Wasserstoff (H), Sauerstoff (O), Stickstoff (N), Kohlenstoff (C), Helium (He), Eisen (Fe), Natrium (Na), Chlor (Cl), Kupfer (Cu), Calcium (Ca), Uran (U), Gold (Au), Neon (Ne). Manche bekannte Moleküle (und ihre Symbole) sind: Wasser (H₂O), Zucker (C₆H₁₂O₆, Glukose genannt), Kohlendioxid (CO₂). Sehr bekannt ist auch das Kochsalz (NaCl), das ist aber eigentlich kein Molekül, sondern eine sogenannte Ionenbindung.

Atome können unter Bedingungen elektrisch geladen sein. Wie immer wieder in der Wissenschaft, sprechen wir über elektrische Ladungen, weil wir etwas in der Natur beobachten. Eine Beobachtung von elektrischen Ladungen finden z.B. statt, wenn wir einen Luftballon auf ein Stück Wolle reiben. Nach einer Weile können wir damit kleine Papierstücke oder die Haare sogar nach oben anziehen. Solche Ladungen können mehrere Atome zusammenhalten. Dadurch entstehen chemische Bindungen, also Moleküle. Die Atome können sich in vielen verschiedenen Wegen kombinieren. Daher gibt es unendlich viele unterschiedlichen Moleküle in der Natur, auch wenn die unterschiedlichen Atome nicht mehr als 120 sind.

Im Bild sehen wir etwas, dass als ein tatsächliches Bild einer Atombindung gelten könnte. Es wird ein sogenannter "Graphit Kristall" dargestellt. Graphit ist ein Stoff ausschließlich aus Kohlenstoff und kann beispielsweise bei Bleistiften benutzt werden, um zu schreiben. Das Bild wurde mit einem sogenannten Rastertunnelmikroskop aufgenommen. Das ist ein Gerät, das auch sehr kleine Sachen sozusagen "fotografieren" kann, sogar fast so klein wie ein Atom.