Vorlesungsskript Physik IV - Walther Meißner Institut - Bayerische ...

Abschnitt 2.4 PHYSIK IV 79Zusammenfassung• Im Laufe der letzten etwa 200 Jahre wurden die Modellvorstellungen zu Atomen durchverfeinerte Experimentiertechniken zu quantitativen Modellen weiterentwickelt, die diemeisten Beobachtungen richtig beschreiben.• Typische Atomradien betragen 0.1 bis 0.3 nm.• Die Avogadro-KonstanteN A = 6.022 141 99(47) × 10 23gibt die Zahl der Atome bzw. Moleküle pro Mol an.• Als atomare Masseneinheit benutzt man1AME = 1 12 m(12 C) = 1.660 538 73(13) × 10 −27 kg.Die relative Atommasse oder Massenzahl eines Elements X istA r (X) = m a(X)AME .• 1 mol eines Stoffes ist die Stoffmenge, die gleich viele Atome bzw. Moleküle enthält wie12 g Kohlenstoff 12 C.• Die Molmasse eines Elements X beträgt• Die Atommasse eines Elements X beträgtm mol (X) = A r (X) [g].m a (X) = A r(X) [ g ]N A.• Neutrale Atome sind aus Z Elektronen mit Ladung −e = −1.6 × 10 −19 C und Masse m e =1/1836 AME und einem wesentlich schwereren Kern mit Ladung +Ze und Masse A r (inAME) aufgebaut.Die positive Ladung Ze des Atomkerns wird durch die negative Ladung der Elektronenhülleaus Z Elektronen genau kompensiert.Die Zahl Z wird Ordnungszahl, die Zahl A r relative Atommasse oder Massenzahl genannt.• Das Ladungs-Masse-Verhältnis e/m von Ionen kann mit Hilfe von Massenspektrometernbestimmt werden, die auf der Ablenkung der Ionen in gekreuzten elektrischen und magnetischenFeldern beruhen.• Die Elementarladung des Elektrons kann mit Hilfe des Millikanschen Öltröpchenversuchsgemessen werden. Sie beträgte = −1.602 176 462(63) × 10 −19 C.• Die Streuung von α-Teilchen an Goldkernen hat zur Entwicklung des RutherfordschenAtommodells geführt. Dieses Modell besagt, dass der weit überwiegende Teil der Atommasseim Atomkern vereinigt ist, dessen Kernradiusr K ≈ r 0 A 1/3 mit r 0 ≈ 1.3 × 10 −15 mzwischen etwa 1 und 5 × 10 −15 m liegt und damit um fünf Größenordnungen kleiner ist alsder Atomradius r A ≈ 10 −10 m.2003