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Teilchenmodell der Materie 06:25 min

Textversion des Videos

Transkript Teilchenmodell der Materie

Das hier ist ein festes Stück Holz. Das reicht den meisten Menschen erstmal als Information. Doch einige Forscher wollten mehr wissen. Sie haben das Holzstück immer mehr vergrößert und vergrößert und wollten wissen, woraus es besteht.

Doch irgendwann reichen unsere Instrumente nicht mehr aus, um noch kleinere Strukturen zu erkennen. Deshalb haben die Forscher verschiedene Experimente durchgeführt und schließlich herausgefunden, dass alle Stoffe aus kleinsten Teilchen bestehen.

Videoübersicht

Wir wollen uns nun mit diesem Teilchenmodell beschäftigen und einen Blick in die Struktur der Stoffe werfen. Dazu werfen wir zuerst einen Blick auf die historische Entwicklung. Anhand einiger experimenteller Beispiele zeige ich dir dann, was das Modell eigentlich aussagt. Anschließend schauen wir uns die Molekularbewegung an und zum Schluss zeige ich dir, was man mit dem Teilchenmodell erklären kann.

Entwicklung der Teilchenmodelle

Beginnen wir mit der Entwicklung. Bis 600 Jahre vor Christus glaubten die Griechen, dass alle Stoffe aus Wasser bestünden. Doch zwei griechische Philosophen änderten dann dieses Bild. Pythagoras vermutete, dass die Erde eine Kugel sei und es genauso kleinste runde oder eckige Teilchen geben müsse. Demokrit führte für diese Teilchen den Begriff atomos ein, weil er sie für unteilbar hielt.

Erst zum Ende des 19. Jahrhunderts fand man endlich in Experimenten diese kleinsten Teilchen und bezeichnete sie den Griechen zu Ehren als Atome. Mehrere Atome zusammen ergeben ein Molekül. Im Folgenden wollen wir aber erstmal allgemein von Teilchen und dem Teilchenmodell sprechen. Wir kommen jetzt zu ein paar experimentellen Beispielen, die zu diesem Modell geführt haben.

Teilchen und Teilchenmodelle

Wenn man Zucker in Tee auflöst, sieht man ihn nicht mehr. Aber er ist trotzdem nicht weg. Man kann ihn noch schmecken. Er scheint sich in nicht sichtbare Teilchen aufgelöst zu haben. Wenn du Tinte in ein Glas mit Wasser tropfst, verteilt sich diese ganz von selbst. Du musst dafür nicht einmal rühren. Die Teilchen scheinen sich also von selbst zu bewegen.

Tropfst du die Tinte auf eine gerade Unterlage, bleibt sie zusammen und zerläuft nicht. Hier müssen also Kräfte wirken, die den Tropfen zusammen halten. Diese und weitere Experimente haben also zur Entwicklung eines Teilchenmodells geführt. Das Modell besagt, dass alle Stoffe aus kleinsten Teilchen bestehen. Diese sind in ständiger Bewegung. Und zwischen diesen Teilchen wirken anziehende und abstoßende Kräfte.

Die Molekularbewegung

Das eben waren aber nur Beispiele. Einen echten Beleg für dieses Modell fand man eher zufällig durch die Molekularbewegung. Der schottische Biologe Robert Brown, der 1773 bis 1858 lebte, entdeckte folgendes: Beim Mikroskopiren von Blütenstaub sah er eine zittrige Bewegung der Staubteilchen. Es konnte aber nichts Lebendiges sein, weil er ähnliche Bewegungen schon bei Rußpartikeln entdeckt hatte.

Albert Einstein und Marian Smoluchowsk

Brown hatte dafür noch keine Erklärung. Diese wurde erst 1905 durch Albert Einstein und Marian Smoluchowsk geliefert: Sie erkannten, dass noch kleinere Teilchen die sichtbaren Ruß- oder Staubpartikel anstoßen und so die Zitterbewegung entsteht. Diese Erscheinung wird Brownsche Molekularbewegung genannt. Was allerdings etwas unfair ist, denn der eigentliche Entdecker dieses Phänomens war Jan Ingenhousz. Er entdeckte dieses Verhalten schon 1785 bei Holzstaub auf Alkohol.

Die Aggregatzustände

Ok. Zum Abschluss zeige ich dir, was man mit dem Teilchenmodell alles erklären kann. Vielleicht kennst du schon die drei Aggregatzustände: Fest. Flüssig. Gasförmig. Diese Zustände können wir in der makroskopischen Lebenswelt beobachten. Mit dem Teilchenmodell können wir nun diese Zustände in der mikroskopischen Teilchenebene beschreiben.

Im festen Zustand befinden sich die Teilchen eng beisammen. Es wirken große Anziehungskräfte und die Stoffe sind stabil. Im flüssigen Zustand sind die Teilchen nicht so dicht zusammen und Materialien lassen sich trennen und fließen auch auseinander. Es wirken abstoßende aber auch anziehende Kräfte, da der Wassertropfen ja trotzdem zusammenhält.

Die gasförmigen Teilchen verteilen sich dagegen im Raum so weit es geht. Sie stoßen an die Wand und bewegen sich total frei im Raum. Die wirkenden Kräfte sind hier ganz schwach, weil die Teilchen so weit voneinander entfernt sind. Aber nicht nur diese Zustände können so erklärt werden, sondern auch verschiedene Temperaturen.

Hat das Wasser eine niedrige Temperatur bewegen sich die Teilchen langsam. Im wärmeren Wasser bewegen sich die Teilchen dagegen schneller und stoßen öfter gegeneinander. Durch diese Stöße wird sogar die Schale mit erhitzt, was du dann auch deutlich spüren kannst.

Zusammenfassung zu Teilchenmodellen

Was wissen wir nun über das Teilchenmodell? Es besagt, dass alle Stoffe aus kleinsten Teilchen bestehen, die sich auch ständig bewegen. Und zwischen diesen Teilchen wirken Kräfte. Du hast gelernt, dass die Forscher Brown und Ingenhousz die Molekularbewegung entdeckt haben, die ein Beleg für das Teilchenmodell waren.

Und du weißt, dass man mit dem Teilchenmodell die drei Aggregatzustände und den Zusammenhang zwischen Teilchenbewegung und Temperatur erklären kann. Allerdings musst du eins beachten: Aus dem Teilchenmodell kannst du nicht den Stoff erkennen, sondern nur den Aggregatzustand. Ob es sich dabei aber um Holz, Stein oder etwas anderes handelt, das wissen wir nicht. Dazu wird dann später das Teilchenmodell erweitert.

7 Kommentare
  1. nice

    Von Jan Jac, vor 27 Tagen
  2. schön

    Von Jsprondel, vor 8 Monaten
  3. geiles Video :)

    Von St Murglat, vor mehr als einem Jahr
  4. Danke hast mir sehr geholfen

    Von Merlin Stein, vor mehr als 2 Jahren
  5. Suuuuppeeerr video!

    Von Mahelet V., vor mehr als 2 Jahren
  1. Danke du hast mir sehr beim lernen der Arbeit geholfen

    Von Sandra Tiemo, vor mehr als 3 Jahren
  2. Gut erklärt

    Von Schumacher Haemelhausen, vor mehr als 4 Jahren
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Teilchenmodell der Materie Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Teilchenmodell der Materie kannst du es wiederholen und üben.

  • Erläutere die Ergebnisse der Experimente, die zum Teilchenmodell führten.

    Tipps

    Versuche, mit dem Teilchenmodell zu erklären was passiert.

    Lösung

    Das Verschwinden des Zuckers im Tee nennt man in der Chemie in Lösung bringen oder auflösen. Dies funktioniert mit jedem Stoff, der in einem Lösungsmittel löslich ist.

    So klappt das zum Beispiel beim Wasser mit vielen Salzen und Zucker. Aber auch Alkohol löst sich sehr gut im Wasser, umso besser je wärmer das Wasser ist. Öl löst sich auf der anderen Seite nur sehr schlecht im Wasser.

    Dass sich die Tinte im Wasser verteilt, liegt daran, dass jedes Teilchen in Bewegung ist, sobald etwas Wärme vorhanden ist.

    Die Kräfte, die die Tinte zusammenhalten, sind auch beim Wasser für die Oberflächenspannung verantwortlich.

  • Gib an, was in diesem Experiment passiert.

    Tipps

    Was unterscheidet die Teilchen eines Stoffes vom Stoff selbst?

    Lösung

    Die Teilchen eines Stoffes können mit den Teilchen eines anderen Stoffes zu einem neuen Stoff reagieren. Das Verbrennen ist so eine Reaktion, jedoch verbrennt hier kein Wasser.

    Auch kann nur der Stoff gasförmig werden, nicht jedoch dessen Teilchen. Der Anstieg der Temperatur bedeutet für die Teilchen nur, dass sich diese immer schneller bewegen.

  • Gib den Teilchenzustand zu den Aggregatzuständen an.

    Tipps

    Stelle dir den makroskopischen Zustand vor.

    Stelle dir vor, selbst ein Teilchen zu sein.

    Lösung

    Auf den Bildern sind Eis, ein schmelzender Eiswürfel, Wasser, siedendes Wasser, und Wasserdampf dargestellt. Der Wasserdampf ist hier als Wolke dargestellt, obwohl er eigentlich nicht sichtbar ist. Die Wolken, die wir am Himmel sehen, sind kondensierte Wassertropfen. Um den Wasserdampf visualisieren zu können, wurde hier jedoch das Motiv der Wolke ausgewählt.

    Es gilt die Regel: Je wärmer es wird, desto mehr Platz benötigen die Teilchen, weil ihre Bewegungsgeschwindigkeit immer höher wird. Sie stoßen dabei immer stärker gegeneinander.

  • Erkläre mit dem Teilchenmodell, was geschieht, wenn man bei -20°C kochendes Wasser aus dem Fenster schüttet.

    Tipps

    Was passiert mit den Teilchen eines Stoffes, wenn sich die Temperatur ändert?

    Lösung

    Dieses Experiment funktioniert so eindrucksvoll, weil das Wasser so verteilt in der Luft vorliegt. Der Chemiker spricht hier vom Zerteilungsgrad eines Stoffes. Durch die sehr feine Verteilung bietet das Wasser in der Luft eine viel größere Kontaktfläche, um mit den Luftteilchen zu interagieren. Dadurch wird es viel schneller abgekühlt als Wasser, das zuvor nicht kocht.

    Der Effekt ist derselbe, der auch dafür sorgt, dass Sägemehl viel schneller verbrennt als ein Holzklotz.

  • Gib an, welche Aussagen zum Teilchenmodell richtig sind.

    Tipps

    Die Teilchen sind nicht unterscheidbar.

    Lösung

    Nach dem Teilchenmodell gibt es Teilchen, aus denen jede Materie, also auch jeder Stoff aufgebaut ist. Diese Teilchen sind immer in Bewegung und an ihnen kann man erkennen, welcher Aggregatzustand vorliegt. An den Teilchen kann man aber nicht erkennen, welcher Stoff vorliegt.

  • Nenne die Experimente, die sich mit dem Teilchenmodell erklären lassen.

    Tipps

    Was kann man mit dem Teilchenmodell veranschaulichen?

    Lösung

    Mit dem Teilchenmodell lässt sich alles erklären, was mit der Bewegung von ungeladenen Teilchen zu tun hat. Weder der Strom noch Licht oder magnetische Wirkungen lassen sich mit diesem Modell erklären. Hierzu nutzt man andere Modelle.

    Für die Erklärung des elektrischen Stroms nutzt man das Elektronenbandmodell. Für die Erklärung der Magneten verwendet man das Modell der Elementarmagneten und für das Licht den Welle-Teilchen-Dualismus sowie das Strahlenmodell des Lichtes.