Chemie .... von Anfang an. - Der Bau der Atome und chemische Bindung

Legt man auf einen in lichtdichte Folie eingewickelten fotografischen Film bestimmte Gesteinsbrocken, so kann man nach dem Entwickeln des Films etwas Besonderes feststellen. Was ist das?

An der Stelle, an der das Gestein lag, entsteht auf dem Film nach dem Entwickeln ein dunkler Fleck, genauso wie wenn da Licht aufgetroffen wäre.

Weil das aber nicht sein kann, muss etwas anderes durch die lichtdichte Folie auf den Film auf den Film getroffen sein. Es muss sich um eine besondere Strahlung handeln, die mit Licht nichts zu tun hat.

Man nannte diese Strahlung die "Radioaktive Strahlung"

Ernest Rutherford machte 1908 mit dieser Vorrichtung einen Versuch. Was stellte er dabei fest?

Bei diesem Versuch gelangt radioaktive Strahlung zwischen einer positiv un einer negativ geladenen Metallplatte hindurch auf einen fotografischen Film

Der vom radioaktiven Stoff ausgehende radioaktive Strahl wird durch die unterschiedlich geladenen Metallplatten in drei verschiedene Strahlen aufgeteilt. Man erkennt dies an den drei schwarzen Punkten auf dem Film (also nicht nur ein schwarzer Punkt, wenn es nur ein Strahl wäre)
a) Strahl der zur negativen Platte hin abgelenkt wird: Alpha-Strahl. er ist positiv geladen   (da er von der Platte angezogen wird)
b) Strahl der zur positiven Platte hin abgelenkt wird: Beta-Strahl, er ist negativ geladen:
c) Strahl, der nicht abgelenkt wird:  Gamma-Strahl

Welche Eigenschaften haben radioaktive Beta-Strahlen?

Sie sind negativ, besehen also aus winzig kleinen negativen Teilchen.

Das sind die "Elektronen", die im Atom vorkommen

Welche Eigenschaft haben die radioaktiven Alpha-Strahlen?

Sie müssen aus positiv geladenen Teilchen bestehen. Ihre Ablenkung ist nicht so stark wie die der negativen Teilchen (Elektronen), daher ist anzunehmen, dass die positiven Teilchen der Alpha-Strahlen größer und schwerer sind

Welche Eigenschaft haben die radioaktiven Gamma-Strahlen?

Sie haben gar keine Ladung und bestehen auch nicht aus Teilchen.

Es handelt sich um reine Energie.

Die in der Medizin verwendeten Röntgenstrahlen sind Gamma Strahlen

Was geschieht nach Rutherford mit einem Atom eines Elements, wenn dieses radioaktive Strahlen aussendet?

Solch ein Element ist das Metall Uran

Die Atome des Elements zerfallen. Die Bruchstücke werden als radioaktive Strahlung weggeschleudert (positive und negative)
Dann wird noch die reine Energie frei  (Gamma Strahl)

Der Zerfall erfolgt rein zufällig und ist durch nichts zu beeinflussen

Welche Folge muss man aus den Versuchen von Ernest Rutherford aus dem Jahr 1908 über den den Aufbau der Atome ziehen?

1. Atome sind nicht die unteilbar kleinsten Teilchen wie Demokrit und Dalton gedacht haben

2. Sie müssen positive und negative Anteile enthalten

im Jahr 1911 machte Rutherford den entscheidenden Versuch, der zu völlig neuen Erkenntnissen über den Atomaufbau führte. Welcher Versuch war das?

Er schoss den radioaktiven Alpha-Strahl auf eine dünne Goldfolie, die von einem Filmstreifen ringförmig umgeben war

Was stellte Rutherford 1911 bei seinem berühmten Versuch fest, als er den Filmstreifen aus diesem Versuch entwickelte?

in der Mitte waren die meisten Alphastrahlen aufgetroffen. Viele dieser Strahlen wurden aber offensichtlich abgelenkt und sind seitlich aufgetroffen

Warum wurden beim Versuch von Rutherford 1911 manche Alphastrahlen, die durch die Goldfolie gingen abgelenkt, sodass sie nicht in der Mitte des Filmstreifens auftrafen?

Sie müssen auf etwas gestoßen sein, das sie abgelenkt hat. Dieses "Etwas" muss sehr klein, weil nahezu alle Alphastrahlen ungehindert hindurch gingen. Da die Alphastrahlen (die aus pos. Teilchen bestehen - "Atombruchstücke", die beim Zerfall entstehen) seitlich abgelenkt wurden, muss dieses "etwas" ebenfalls positiv geladen sein, da es diese Alphateilchen von sich weggestoßen hatte

Wie nannte Rutherford dieses "etwas" in einem Atom, das die Alphastrahlen abstößt wenn sie nahe an ihm vorbeigehen?

Atomkern

(Merke:  Kern = Nucleus)
Die Forschung, die den Atomkern untersucht heißt deshalb nukleare Forschung oder Nuklearforschung

Wie st ein Atomkern nach Rutherford aufgebaut?

Rote Kugeln = Positiv geladene Protonen

Blaue Kugeln = Neutrale Neutronen

Warum sind im Atomkern nicht nur die positiven Protonen (rote Kugeln), sondern auch die Neutronen (blaue Kugeln) enthalten?

Die positiven Protonen stoßen sich ab (sie haben alle eine positive Ladung). Wenn nur Protonen vorhanden wären, würde der Atomkern zerfallen. Die Neutronen bilden eine Art "Puffer", der das verhindert. Das einfachste Atom ist das Wasserstoffatom hat nur ein einziges Proton, logischerweise braucht es dann auch keine Neutronen.

Eigenschaften eines Protons? Was ist der Unterschied zum Neutron?

Seine Masse ist 1 u (ein unit) und es ist positiv geladen. Neutronen haben auch 1 u Masse, sind aber neutral. 

Nach außen hin sind die Atome normalerweise neutral. Wie kann das sein, wenn in ihrem Inneren ein positiv geladener Atomkern ist?

  Um den Kern herum muss etwas vorhanden sein, das die die positive Ladung der Protonen ausgleicht. - Das sind die viel kleineren negativen Elektronen, die sich sehr schnell um den Kern bewegen

Ein Kohlenstoffatom hat einen Atomkern mit 12 Protonen. Wie viele Elektronen besitzt dieses Atom im normalen Zustand?

12 Elektronen

eine positive Ladung eines Protons wird immer durch eine negative Ladung eines Elektrons ausgeglichen

Was bedeutet diese Darstellung?

Es ist die Kurzschreibweise für den Atomkerns des Elements Fluor. Das ist ein giftiges, ätzendes Gas. 

Links oben steht die Atommasse, also hat das Atom 19 u Masse. Links unten steht die Anzahl der Protonen: Dieses Atom hat 9 Protonen

Merke: 1) Die Anzahl der Elektronen entspricht im normalen Atom der Anzahl der Elektronen. 2) Die Anzahl der Protonen + die Anzahl der Neutronen ergibt zusammen immer die Atommasse

Die links unten stehende Zahl wird auch Ordnungszahl genannt.  Welchen Grund hat dies?

Im Periodensystem der Elemente  (PSE - eine Tabelle in der alle Elemente zu finden sind. Man findet sie in jedem Chemielehrbuch oder als Wandtafel) steht das Fluoartom an neunter Stelle. Im Periodensystem sind die Elemente nach der Protonenzahl geordnet.

Merke: Die Protonenzahl bestimmt, zu welchem Element ein Atom gehört

Die links unten stehende Zahl wird auch Ordnungszahl genannt.  Welchen Grund hat dies?

Im Periodensystem der Elemente  (PSE - eine Tabelle in der alle Elemente zu finden sind. Man findet sie in jedem Chemielehrbuch oder als Wandtafel) steht das Fluoartom an neunter Stelle. Im Periodensystem sind die Elemente nach der Protonenzahl geordnet.

Merke: Die Protonenzahl bestimmt, zu welchem Element ein Atom gehört

Die links unten stehende Zahl wird auch Ordnungszahl genannt.  Welchen Grund hat dies?

Im Periodensystem der Elemente  (PSE - eine Tabelle in der alle Elemente zu finden sind. Man findet sie in jedem Chemielehrbuch oder als Wandtafel) steht das Fluoartom an neunter Stelle. Im Periodensystem sind die Elemente nach der Protonenzahl geordnet.

Merke: Die Protonenzahl bestimmt, zu welchem Element ein Atom gehört