Das Kern-Hülle-Modell der Atome

Einen schönen Guten Tag und Herzlich willkommen zu diesem Video. Der Film heißt: "Das Kern-Hülle-Modell der Atome". Du kennst bereits die Begriffe Stoff, Verbindung, Element und Atom. Nachher kannst Du das Kern-Hülle-Modell beschreiben und seine Bedeutung erläutern. Der Film besteht aus vier Abschnitten: Das Ende des Rosinenkuchens. Die Maße des neuen Modells. Die Bedeutung des neuen Modells. Ganz kurz. Das Ende des Rosinenkuchens: Jeder von Euch kennt einen Rosinenkuchen oder kann ihn sich zumindest vorstellen. Ein schöner runder Kuchen, an einigen Stellen heller, an anderen Stellen dunkler, weil er etwas verbrannt ist. Wichtig allein hier ist, dass der Kuchen aus gebackenem Teig besteht. Und wie der Name schon sagt, erhält er eine große Anzahl an Rosinen. Ein solcher Kuchen diente als Vorlage für das Rosinenkuchenmodell, mit dem man ein Atom bildlich darstellen wollte. Die Idee dafür hatte der Wissenschaftler und Nobelpreisträger Thomson um etwa 1900. Nun enthält natürlich ein Atom keine Rosinen. Es sind ein positiver Kuchen und negativ geladene Teilchen. Die negativen Teilchen sind die Elektronen. Der berühmte Physiker Rutherford, auch Nobelpreisträger, wollte im Jahr 1910 dieses Modell überprüfen. Dafür machte er seinen berühmten Streuversuch. Zunächst verwendete er einen radioaktiven Stoff, der α-Teilchen aussendet. α-Teilchen sind zweifach positiv geladen, sie sind sehr klein und sollten dünne Schichten durchdringen. Die fliegenden Teilchen wurden auf eine dünne Goldfolie gerichtet. Gold deshalb, weil man aus Gold sehr dünne Folien herstellen kann. Der größte Teil der α-Teilchen wurde durch die Goldfolie nicht abgelenkt. Sie flogen durch die Goldfolie hindurch und weiter gerade aus. Das ist bei einem lockeren Rosinenkuchen als Modell zu erwarten. Aber was war das? Einige Teilchen veränderten ihre Flugbahn, einige wurden sogar nach hinten abgelenkt und ein kleiner Teil der Teilchen wurde sogar reflektiert. Die nicht abgelenkten Teilchen konnte man mit Thomsons Modell gut erklären, aber die Ablenkung nicht mehr so richtig. Und Teilchen kamen zurück und wurden sogar reflektiert. Versuchsergebnis so: Es war fast unglaublich, als ob sie eine 15-Zoll-Granate gegen ein Stück Seidenpapier werfen und sie kommt zurück und trifft sie. Und da hatte Rutherford die Idee für ein neues Atommodell. Rutherford war sich völlig darüber im Klaren, wenn ein Atom aussieht wie ein lockerer Kuchen nach Thomson, dann können niemals α-Teilchen durch die Goldfolie reflektiert werden. Folglich muss ein Atom über einen festen Atomkern verfügen. An dem wurden nämlich die α-Teilchen reflektiert. Der Atomkern enthält positiv geladene Teilchen. Das sind die Protonen. Außerdem sind im Atomkern neutrale Teilchen, Neutronen. Und weit entfernt vom Kern bewegen sich negativ geladene Teilchen. Das sind die Elektronen. Dieses Atommodell, das wir auch heute noch benutzen, nennt man Kern-Hülle-Modell. Dabei bilden die Elektronen die Hülle oder Atomhülle bzw. Elektronenhülle. Das heißt aber, dass der gesamte Raum zwischen Kern und Hülle masselos ist. Auch hier ist das Atom elektrisch neutral. Wir haben genau so viel Protonen wie Elektronen. Sieht es nicht schön aus, das Kern-Hülle-Modell nach Rutherford? Die Maße des neuen Modells: Nehmen wir einmal an, der Atomkern hat die Größe einer Murmel. Dann hat die Atomhülle die Ausmaße eines Fußballfeldes. Die Masse eines Atoms ist im Atomkern konzentriert, dabei ist die Masse eines Protons 1836 mal größer als die Masse eines Elektrons. Ein Neutron ist noch etwas schwerer, es ist 1839 mal schwerer als ein Elektron. Die Elektronen bewegen sich um den Atomkern. Dabei ist ihre Geschwindigkeit sehr sehr groß. Die Bedeutung des neuen Modells: Das Kern-Hülle-Modell hat eine riesengroße Bedeutung für das Verständnis der chemischen Bindung. Man möchte gerne wissen, wie Atome zusammenhalten. Wie bei der kovalenten Bindung im Wassermolekül oder bei der Erklärung der Ionenbindung im Kochsalz. Und auch die Metallbindung kann mit diesem Modell gut erklärt werden. Mit der Weiterentwicklung des Kern-Hülle-Modells kann man auch gut Atomspektren erklären. Das sind die farbigen Linien, die Atome durch Bestrahlung mit Licht erzeugen. So konnte man z.B. die Sonne untersuchen. Man erhielt ein wunderschönes Sonnenspektrum. Dadurch konnte man zeigen, dass die Sonne aus Wasserstoff und Helium besteht. Ganz kurz: Das Kern-Hülle-Modell ist ein ganz wichtiges Atommodell, das wir auch heute noch verwenden. Ein Atom besteht aus einem Atomkern und aus einer Atomhülle. Der Kern enthält fast die gesamte Masse des Atoms. Er besteht aus Protonen und Neutronen. Gemessen am Atom ist der Kern sehr klein. Die Atomhülle hingegen enthält kaum Masse. Sie besteht aus Elektronen. Im Vergleich zum Atomkern ist die Atomhülle sehr groß. Das Kern-Hülle-Modell hat große Bedeutung bei der Erklärung der chemischen Bindung. Mit Weiterentwicklungen dieses Modells kann man Atomspektren erklären. Das war ein weiterer Film von Andre Otto. Ich hoffe, er hat Euch gefallen.