Was sind Atommodelle?

Was sind Atommodelle?

Atommodelle sind theoretische Darstellungen, die Wissenschaftler im Laufe der Zeit entwickelt haben, um die Struktur und das Verhalten von Atomen, den Grundeinheiten der Materie, zu verstehen. Dank dieser Atommodelle verfügen wir über große wissenschaftliche Erkenntnisse. Viele Menschen wissen es jedoch nicht genau Was sind Atommodelle?.

Deshalb erklären wir in diesem Artikel, was Atommodelle sind, wozu sie dienen, wie sie entstanden sind und wie nützlich sie sind.

Was sind Atommodelle?

Atome und Moleküle

Verschiedene grafische Darstellungen der Atomstruktur und -funktion werden Atommodelle genannt. Das Atommodell wurde im Laufe der Menschheitsgeschichte auf der Grundlage von Vorstellungen über die Zusammensetzung der in jeder Epoche verwendeten Materie entwickelt.

Ein Atom ist die kleinste Einheit eines chemischen Elements, das seine besonderen Eigenschaften beibehält. Im Laufe der Geschichte haben verschiedene Wissenschaftler und Philosophen unterschiedliche Atommodelle vorgeschlagen, jeweils auf der Grundlage der zum jeweiligen Zeitpunkt verfügbaren Informationen und Kenntnisse. Eines der ersten Modelle war das des griechischen Philosophen Demokrit, der vorschlug, dass Materie aus unteilbaren Teilchen bestehe, die „Atome“ genannt werden, was auf Griechisch „unteilbar“ bedeutet.

Das Atommodell von Demokrit

Die „Kosmische Atomtheorie“ wurde vom griechischen Philosophen Demokrit und seinem Mentor Leukipp mitbegründet. Damals wurde Wissen nicht durch Experimente erworben, sondern durch logisches Denken, gedankenbasierte Präsentation und Diskussion.

Demokrit schlug vor, dass die Welt aus sehr kleinen und unteilbaren Teilchen besteht, die ewig existieren, homogen und nicht komprimierbar sind Sie unterscheiden sich nur in Form und Größe, nicht jedoch in ihrer inneren Funktion.

Nach Demokrit werden die Eigenschaften der Materie durch die Art und Weise bestimmt, wie die Atome zusammengesetzt sind. Spätere Philosophen wie Epikur fügten der Theorie die zufällige Bewegung von Atomen hinzu.

Dalton-Atommodell

Das erste wissenschaftlich fundierte Atommodell wurde auf dem Gebiet der Chemie geboren und von John Dalton in seinem „Atomic Postulate“ vorgeschlagen. Er glaubte, dass alles aus Atomen besteht, unteilbar und unzerstörbar, auch nicht durch chemische Reaktionen.

Dalton schlug vor, dass die Atome desselben chemischen Elements einander gleich sind, die gleiche Masse und die gleichen Eigenschaften haben. Andererseits, entwickelte das Konzept des relativen Atomgewichts (das Gewicht jedes Elements im Verhältnis zum Gewicht von Wasserstoff), indem die Masse jedes Elements mit der Masse von Wasserstoff verglichen wird. Er schlug auch vor, dass Atome sich miteinander verbinden könnten, um Verbindungen zu bilden.

Daltons Theorie hatte einige Mängel. Er stellte fest, dass Verbindungen mit möglichst wenigen Elementatomen gebildet werden. Laut Dalton wäre das Wassermolekül beispielsweise H2O und nicht H2O, was die korrekte Formel ist. Andererseits heißt es, dass gasförmige Elemente immer einatomig sind, was, wie wir wissen, nicht stimmt.

Lewis-Modell des Atoms

Auch als „kubisches Atommodell“ bekannt, in dem Lewis eine würfelförmig verteilte Atomstruktur mit acht Eckpunkten als Elektronen vorschlug. Dies führte zu Fortschritten bei der Untersuchung der Atomvalenz und der chemischen Bindung. insbesondere nach einer Aktualisierung im Jahr 1919 durch Irving Langmuir, der das „kubische Oktettatom“ vorschlug.

Diese Studien bildeten die Grundlage für die sogenannten Lewis-Diagramme, die sehr nützliche Werkzeuge zur Erklärung kovalenter Bindungen sind.

Atommodell von Thomson

Bohr-Modell

In der zweiten Hälfte des XNUMX. Jahrhunderts gründete der Wissenschaftler JJ Thomson führte Experimente mit Kathodenstrahlen durch und schlug ein Modell vor, in dem das Atom eine positiv geladene Kugel war, ähnlich einer Teigkugel, und die negativ geladenen Elektronen waren darin verstreut, wie Rosinen in einem Pudding. Dieses Modell wurde als „Rosinenpudding-Modell“ bekannt und war der erste Hinweis auf eine innere Struktur des Atoms.

Atommodell von Rutherford

Rutherfords Modell entstand zu Beginn des XNUMX. Jahrhunderts. In einem berühmten Experiment bombardierte Rutherford Goldfolie mit Alphateilchen und stellte fest, dass die meisten Teilchen die Folie durchdrangen, einige jedoch deutlich abgelenkt wurden. Dies führte Rutherford schlug vor, dass das Atom in seinem Zentrum einen kleinen, dichten, positiv geladenen Kern habe, während die Elektronen in beträchtlicher Entfernung um diesen Kern kreisten, wie Planeten um die Sonne.

Bohr-Atommodell

Basierend auf Rutherfords Modell schlug Niels Bohr 1913 vor, dass sich Elektronen auf Kreisbahnen um den Kern bewegen. Diese Umlaufbahnen wurden quantisiert, Das bedeutet, dass nur bestimmte Umlaufbahnen erlaubt waren, andere jedoch nicht. Bohr stellte außerdem fest, dass Elektronen zwischen verschiedenen Umlaufbahnen springen können, indem sie Energie in Form von Photonen abgeben oder absorbieren, und erklärt so die Emission und Absorption von Licht durch Atome.

Sommerfelds Atommodell (1916 n. Chr.)

Sommerfelds Modell basierte teilweise auf Albert Einsteins Relativitätspostulaten. Dieses Modell wurde von Arnold Sommerfield vorgeschlagen, um die Mängel des Bohr-Modells zu kompensieren.

Es basiert teilweise auf Albert Einsteins Relativitätspostulaten. Zu seinen Modifikationen gehörte die Bestätigung, dass die Umlaufbahn des Elektrons kreisförmig oder elliptisch ist das Elektron einen kleinen elektrischen Strom hat und dass es ab dem zweiten Energieniveau zwei oder mehr Unterebenen gibt.

Schrödingers Atommodell

Aufbauend auf der Arbeit von Bohr und Sommerfeld schlug Erwin Schrödinger vor, Elektronen als Materiewellen zu behandeln, was eine spätere probabilistische Interpretation der Wellenfunktion (die die Größe der Wahrscheinlichkeit beschreibt, eine Person zu finden) ermöglichte. Raum) von Max Born.

Das bedeutet, dass dank der Heisenbergschen Unschärferelation Es ist möglich, die Position des Elektrons oder seinen Impuls probabilistisch zu untersuchen, aber nicht beides. Dies ist das aktuelle Atommodell aus den frühen 2000er Jahren, mit einigen später vorgenommenen Ergänzungen. Es wird als „Quantenwellenmodell“ bezeichnet.

Quantenatommodell

Was sind wissenschaftliche Atommodelle?

Das im Laufe des XNUMX. Jahrhunderts entwickelte Quantenmodell ist das komplexeste und aktuellste. Es basiert auf der Theorie der Quantenmechanik und beschreibt das Atom als eine Wahrscheinlichkeitswolke, in der die Elektronen nicht präzisen Bahnen folgen, sondern Man findet sie in Regionen des Weltraums mit höherer Wahrscheinlichkeit, gefunden zu werden. Dieses Modell hat ein tieferes Verständnis der Elektronen und ihres Verhaltens ermöglicht und die Tür zu Fortschritten in der modernen Chemie und Physik geöffnet.

Ich hoffe, dass Sie mit diesen Informationen mehr darüber erfahren können, was Atommodelle sind und welche Modelltypen es im Laufe der Geschichte gegeben hat.


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