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Orbitalmodell ——————————————————————————— 3Wissenswertes zum Elektron:ElektronElementarladungElektronenvolt(Symbol e - oder e)Elementarteilchen, dasneben dem Proton und demNeutron der wichtigsteBaustein der Materie ist.Das Elektron trägt einenegative Elementarladungmit dem Betrag:e = 1,602·10 -19 CDie Masse beträgt:m e = 0,91·10 -27 gDas Elektron ist stabil. Jenach Fragestellung ist esals geladener Massenpunktoder als Materiewelle zubehandeln.(Formelzeichen e)Kleinste bislang nachgewiesenepositiveoder negative elektrischeLadung. Sie hatden Betrag:e = 1,602·10 -19 CJede elektrische Ladungist ein ganzzahligesVielfaches derElementarladung.Ladungsträger derElementarladung sinddie Elementarteilchen.So trägt z.B. ein Elektroneine negative, ein Protoneine positive Elementarladung.(Elektronenvolt eV)AtomphysikalischeEinheit der Energie,die ein Elektron beimDurchlaufen einerSpannungsdifferenzvon 1V im Vakuumgewinnt.Zwischen den EnergieeinheitenElektronenvoltund Joule (J) bestehtder Zusammenhang:1 eV = 1,602·10 -19 JZur Entfernung einesElektrons aus der E-lektronenhülle benötigtman nur einige eV.
Orbitalmodell ——————————————————————————— 43. Das Kern-Hülle Modell nach E. RUTHERFORD (1871 - 1937)Zu den bedeutensten Forschern auf dem Gebiet der modernen Physik - insbesondere im Bereichder Atomistik - gehört der geborene Neuseeländer und in England tätige Chemiker undExperimentalphysiker SIR ERNEST RUTHERFORD.Im Jahre 1910 bestrahlten RUTHERFORD und seine Mitarbeiter eine dünne Goldfolie mit denvon einem radioaktiven Präparat (Radium) emittierten α-Strahlen [He 2+ (Atomkerne des Heliums)].Sie beobachteten, in welche Richtung die α-Teilchen nach Durchdringen der Folie.Die Abbildungen zeigen den Versuchsaufbau. DasMikroskop konnte um die Goldfolie herumgeschwenktwerden. Vor das Mikroskop setzen sie einen mit Zinksulfidüberzogenen Schirm. Beim Auftreffen eines α-Teilchens auf dem Schirm entstand an der betreffendenStelle ein Lichtblitz. Die in einer bestimmten Zeit erzeugtenLichtblitze wurden gezählt und es wurde untersucht,wie sich diese Zahl in Abhängigkeit von derRotation des Mikroskops in verschiedenen Richtungenändert. Das Ergebnis war verblüffend. Der größte Teilder α-Teilchen passierte die Goldfolie ungehindert.Die Goldatome der Folie im Strahlengang der α-Teilchen weisen eine dichteste Kugelpackung auf; d.h.sie sind z.B. so angeordnet wie Stahlkugeln in einemKasten, nachdem man zuvor gründlich geschüttelt hat.Aufgrund des Thomsonschen Atommodells war esnicht zu erklären, dass die α-Teilchen die 1000 Atomschichtendurchdringen.Nach RUTHERFORD besteht dasAtom aus einem äußerst kleinen,positiv geladenen Kern, in demnahezu die gesamte Masse desAtoms konzentriert ist. Um diesenAtomkern sind in relativ großerEntfernung die Elektronenverteilt. Das vorher berechneteAtomvolumen stimmte in der Tatmit dem Volumen der Elektronenhülleüberein. Das Atommusste also größtenteils als"leer" betrachtet werden.Es leuchtet ein, dass THOMSONSVorstellung eines statischen Systems,d.h. eines Atoms mit ruhendenElektronen nicht haltbarist, da die negativ geladenen E-lektronen aufgrund der elektrostatischenAnziehungskraft inden Kern stürzen würden. RU-THERFORD stellte daher folgendeHypothese auf:Die Elektronen kreisen auf planetenähnlichenBahnen um den A-tomkern.Es gab allerdings auch α-Teilchen, die von ihrer ursprünglichen Bahn stark abgelenkt wurden,einige so stark, dass sie sich - sehr zum Erstaunen der Forscher - auf der der radioaktivenStrahlungsquelle zugewandten Seite der Goldfolie wiederfanden. Es schien so, als ob diese α-Teilchen durch Stöße mit den Goldatomen zurückprallen würden.RUTHERFORD beschäftigte sich mit dem Problem und ging von der Vorstellung aus, dass dieα-Teilchen tatsächlich von den Atomen der Goldfolie abgestoßen wurden. Er kam zu demSchluss, dass die positive Ladung in einem viel kleineren Volumen konzentriert sein musste,als man vorher ausgerechnet hatte.
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