Ernest Rutherford Atommodell

In diesem Artikel behandeln wird das Rutherford Atommodell. Dabei handelt es sich um ein Modell des Wissenschaftlers Ernest Rutherford zum Aufbau eines Atoms. Zuvor erklären wir euch jedoch erst einige Grundlagen zu diesem Thema, um dieses Atommodell gut verstehen zu können. Dies ist ein Artikel zu den Grundlagen der Chemie.

Zunächst eine kleine Anmerkung: Dieser Artikel ist Teil unserer Serie Atommodelle der Chemie und beschreibt das Atommodell nach Rutherford. Für alle, die sich auch für andere Atommodelle interessieren, steht der eben genannte Link bereit. Zurück zum Rutherford-Modell: Dieses wurde im Jahre 1911 auf Basis des bis dahin von Naturwissenschaftlern erworbenen Wissens aufgestellt. Zum besseren Verständnis des Modells, erklären wir euch zunächst aber einige wichtige Begriffe.

Positive und negative Ladung

Viele kennen es: Beim frisieren der Haare laden sich Kamm und Haare entgegengesetzt auf und ziehen sich daher an. Man kann also durchaus den Kamm nach oben heben und einige Haare bleiben daran "haften".  Das Wort "entgegengesetzt" hat schon ausgedrückt, dass es zwei verschiedene Typen von Ladung gibt. Die positive Ladung wird mit einem plus (+) gekennzeichnet, die negative mit einem minus (-). Gleiche Ladungen stoßen sich ab, ungleiche ziehen sich an. 
Bis Ende des 19. Jahrhunderts wusste man zwar von positiver und negativer Ladung, kannte deren Ursachen jedoch nicht. Erst der Engländer Thomson fand heraus, dass die negativ (-) geladenen Elektronen Bestandteil von Materie sind. Es wurde auch bekannt, dass Elektronen von einem Stoff zum anderen "übergehen" können.  Hat ein Stoff nun einen Überschuss an Elektronen, so wirkt er nach außen hin negativ. Der andere Stoff hingegen wirkt anschließend positiv.
Von Natur aus sind Stoffe nach außen hin nicht geladen, man spricht dann von elektrisch neutral. Da man jedoch herausgefunden hatte, dass Atome negativ geladene Elektronen enthalten, stellt sich nun die Frage: Wie kann das Atom mit einem negativen Ladungsteil insgesamt neutral sein. Die Antwort ist denkbar simpel: Es muss auch einen positiven Teil bei einem Atom geben.
Dem Franzosen Becquerel gelang es zudem im Jahre 1896 drei verschiedene Arten von Teilchen festzustellen. Er war Mitentdecker der natürlichen Radioaktivität und stellte fest, dass diese aus drei verschiedenen Teilchentypen bestehen. Der erste Teil wurde dabei von einer negativen Elektrode angezogen, musste also elektrisch positiv geladen sein. Der zweite Teil wurde von der positiven Elektrode angezogen, musste also negativ sein. Bleibt noch der Teil, der gar nicht angezogen wurde und somit elektrisch neutral war. Die drei Teilchenarten wurden dann mit α-Teilchen (gesprochen: Alpha-Teilchen),  β-Teilchen (gesprochen: Beta-Teilchen) und γ-Teilchen (gesprochen: Gamma-Teilchen) bezeichnet.

Atommodell nach Rutherford

Mit diesem Wissen führte nun Ernest Rutherford eines der berühmtesten Experimente der Physik bzw. Chemie durch. Er hatte eine extrem dünne Folie aus Gold zur Hand, etwa 1000 Atomlagen dick. Diese beschoss er mit Alpha-Teilchen und schaute, wie diese sich auf einem Filmstreifen hinter der Goldfolie verteilen. Dabei erlebte er eine für ihn große Überraschung: Die meisten Alpha-Teilchen sind geradlinig durch die Folie durchgeflogen. Einige jedoch wurden "abgelenkt" und landeten an ganz anderer Stelle auf der dem Filmstreifen. Die Erklärung: Die Alpha-Teilchen werden bei nahem Vorbeiflug abgelenkt und landen an anderen Stellen des Streifens. Bei einem "Volltreffer" werden die Alpha-Teilchen sogar reflektiert und fliegen in ganze andere Richtungen weiter.

Diese Erkenntnisse von Rutherford führten zu seinem Kern-Hülle-Modell, welches den grundlegenden Aufbau eines Atoms erklärt. Ein Atom hat einen positiv geladenen Kern. Diese positiven Anteile bekamen den Namen Protonen. Um den Kern herum kreisen Elektronen auf Kreisbahnen und stellen den negativ geladenen Teil des Atoms dar. Erscheint ein Atom nach außen hin elektrisch neutral, muss der Anteil an positiven und negativen Ladungen gleich groß sein!
Zudem wurde festgestellt, dass Elemente eine unterschiedliche Anzahl an Protonen aufweisen. Die unterschiedliche Protonenzahl wird auch als Kernladungszahl bezeichnet. Auch stellte man fest, dass die für den Versuch verwendeten Alpha-Teilchen zwei Atomkerne des Heliums waren. Aufgrund der zweifachen Ladung war ein Rückschluss auf zwei Protonen möglich. Ihre experimentell ermittelte vierfache Masse (im Vergleich zu einem Proton) deutete darauf hin, dass die Kerne - es gibt eine Ausnahme - neben den Protonen noch so genannte Neutronen enthalten. Protonen und Neutronen werden zusammenfassend Nukleonen (von lateinisch nucleus - Kern) genannt.

Links:

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