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Wir werden nun versuchen, die bisherigen experimentellen Befunde aus der Atomspektroskopie und dem Franck-Hertz-Versuch durch adäquate Atommodelle zu beschreiben.

Rutherfords Ergebnisse

Rutherford konnte mit Hilfe seiner Streuexperimente (vgl. Kap. Kernphysik) ein relativ einfaches Modell vom Atom präsentieren. Danach besteht jedes Atom aus einem Kern mit der positiven Ladung $Z\cdot e$ ($Z$ ist die Ordnungszahl im Periodensystem), welcher fast die gesamte Masse des Atoms ausmacht. Die Elektronen umkreisen den Kern und bilden eine sogenannte Elektronenhülle.

Motivation für neue Atommodelle

Merke

Mit den Aussagen Rutherfords wird aber die Struktur des Atoms nur grob beschrieben. Wenn man in die Details geht, entstehen folgende Widersprüche:

  • Ein kreisendes Elektron stellt nach den elektromagnetischen Prinzipien eine beschleunigte Ladung dar, die Energie abstrahlen und somit durch Energieverlust in den Kern stürzen müsste. Dadurch wäre aber Materie sehr kurzlebig, was der Beobachtung widerspricht!
  • Die Energiezustände eines Elektrons hätten aufgrund eines beliebig möglichen Abstandes des Elektrons zum Kern einen kontinuierlichen Charakter. Doch die Atomspektroskopie liefert die Aussage, dass die Energiezustände diskret sind.

N. Bohr versuchte diese Widersprüche zu beseitigen, indem er seine berühmten Bohrschen Postulate formulierte. Somit entstand das Bohrsche Atommodell, mit dem wir uns im folgenden Abschnitt ausführlich beschäftigen werden.

Video: Atommodelle

Multiple-Choice
Berechne für das Rutherfordsche Modell des Wasserstoffatoms die kinetische Energie $E_{kin}$ des Elektrons, das im Abstand $r$ um den Kern kreist.
0/0
Lösen

Hinweis:

Bitte kreuzen Sie die richtigen Aussagen an. Es können auch mehrere Aussagen richtig oder alle falsch sein. Nur wenn alle richtigen Aussagen angekreuzt und alle falschen Aussagen nicht angekreuzt wurden, ist die Aufgabe erfolgreich gelöst.

Du kannst dabei die aus der vorigen Aufgabe abgeleitete Formel für die Geschwindigkeit $v$ in Abhängigkeit vom Abstand $r$ benutzen. Beachte dabei, dass für Wasserstoff $Z=1$ gilt.

Vorstellung des Online-Kurses Atomphysik und KernphysikAtomphysik und Kernphysik
Dieser Inhalt ist Bestandteil des Online-Kurses

Atomphysik und Kernphysik

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  • Atomspektren
    • Einleitung zu Atomspektren
    • Emissionsspektrum des Wasserstoffatoms
      • Einleitung zu Emissionsspektrum des Wasserstoffatoms
      • Balmer-Serie
    • Absorptionsspektren
    • Franck-Hertz-Versuch
  • Atommodelle
    • Einleitung zu Atommodelle
    • Bohrsches Atommodell
      • Einleitung zu Bohrsches Atommodell
      • Diskrete Bahnradien
      • Diskrete Energiezustände
      • Termschema, Spektrallinien- Wasserstoffatom
    • Moderne Atommodelle der Quantenmechanik
      • Einleitung zu Moderne Atommodelle der Quantenmechanik
      • Der eindimensionale Potentialtopf
        • Einleitung zu Der eindimensionale Potentialtopf
        • Energiezustände im Potentialtopf
        • Quantenmechanische Deutung
      • Das Orbitalmodell
  • Kernphysik 1
    • Einleitung zu Kernphysik 1
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    • Kernphysikalische Grundlagen und Begriffe
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      • Einleitung zu Anwendung: Nutzung der Kernenergie
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