Atommodelle vor dem 20. Jahrhundert

Schon in der Antike hat man sich über den Aufbau von Stoffen Gedanken gemacht. Aus vielen Ideen und Erkenntnissen haben sich die heutigen Atommodelle entwickelt. Sie stellen ein Abbild der Wirklichkeit dar und helfen dabei, sich Inhalte besser vorstellen zu können.

Arbeitsmittel

PSE

Experiment

Atommodelle in der Antike

Demokrit (um 400 v. Chr.) stellte sich vor, dass alle Stoffe aus kleinsten, unteilbaren Teilchen aufgebaut sind. Er gab diesen Teilchen den Namen Atome (atomos ist griechisch und bedeutet unteilbar). Laut Demokrit sind alle Atome aus der gleichen Ursubstanz, haben aber unterschiedliche Größen und Formen.

Atommodell von Demokrit in dem er sich vorstellte, dass alle Kerne der Materie einzigartig und unteilbar seien — Vorstellung von Atomen und Verbindungen nach Demokrit

Atommodell nach Dalton

John Dalton (1808) griff die Beschreibung von Demokrit auf und stellte sich Atome als kleine Kügelchen vor (Kugelteilchenmodell). Dalton stellte fest, dass alle Atome eines Grundstoffes (= Element) gleich sind.

Aggregatzustände in Daltons Atommodell grafisch in Form von Kugeln darggestellt: fest (Atome haben keine Bewegungsspielraum), flüssig (Atome haben ein wenig Bewegungsspielraum), gasförmig (Atome haben viel Bewegungsspielraum) — Aggregatzustände nach Daltons Atommodell

Die Atome verschiedener Elemente unterscheiden sich in Größe, Masse und Reaktionsfähigkeit. Dalton beschrieb chemische Reaktionen als Vorgänge, bei denen sich Atome anders anordnen und in einem bestimmten Verhältnis zueinander neue Verbindungen bilden.

Grafische Darstellung der chemischen Reaktionen nach Dalton - es addieren sich Natrium und Chlor zu Natriumchlorid — Chemische Reaktionen nach Dalton

Dalton konnte durch seine Erkenntnisse aus zahlreichen Experimenten zwei wichtige Grundgesetze formulieren:

1. Grundgesetz: Gesetz vom Erhalt der Masse

In einem abgeschlossenen System bleibt bei einer chemischen Reaktion die Gesamtmasse aller Stoffe erhalten.

Grafische Darstellung mit einer illustrierten Waage: Gesetz vom Erhalt der Masse. Wenn sich zwei Wasserstoff- und ein Sauerstoffatom zu einem Wassermolekül verbinden geht nichts verloren. — Gesetz vom Erhalt der Masse

Was passieren kann, wenn man einen Versuch in einem offenen System durchführt, zeigt sich in folgendem Experiment.

2. Grundgesetz: Gesetz der konstanten Massenverhältnisse

Die Elemente in einer Verbindung kommen immer im gleichen Massenverhältnis vor.

Beispielsweise ist das Massenverhältnis in Kochsalz (NaCl) immer 39 Prozent Natrium (Na) zu 61 Prozent Chlor (Cl).

Grafische Darstellung von Natriumchlorid: Gesetz der konstanten Massenverhältnisse. Wenn sich 3,9g Natrium und 6,1g Chlor sich zu 10g NatriumChlorid addieren, dann bleibt das Masseverhältniss gleich wenn man z. B. doppelt soviel Natriumchlorid hat. Nämlich 7,8g Natrium und 12,2g Chlor. — Gesetz der konstanten Massenverhältnisse

Was Demokrit und Dalton jedoch noch nicht wussten: Atome sind doch teilbar!