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Atombau

Alle festen, flüssigen und gasförmigen Stoffe, ob nun beispielsweise der Mensch, das Wasser oder die Atmosphäre, besteht aus Atomen. Obwohl die altgriechische Bezeichnung Atom für „unteilbar“ steht, ist ein Atom durchaus teilbar.

Es besteht zunächst aus dem Atomkern und der Atomhülle. Der Atomkern enthält fast 100 % der Atommasse, obwohl er bis zu 100.000-mal kleiner ist als die Atomhülle. Im Inneren des Atomkerns finden sich positiv geladene Protonen sowie Neutronen. Zusammen werden diese Protonen und Neutronen Nukleonen genannt. Die Atomhülle wiederum besteht aus negativ geladenen Elektronen. Die Anzahl der Elektronen in der Atomhülle entspricht der Anzahl der Protonen im Atomkern. Diese Anordnung wird als elektrisch neutrale Grundform bezeichnet. Sie bestimmt zugleich das chemische Verhalten des Atoms und bildet die chemische Ordnungszahl. Diese Ordnungszahl (Z) wiederum bestimmt die Position eines chemischen Elements im Periodensystem. Stimmt die Anzahl der Elektronen in der Atomhülle nicht mit der Anzahl der Protonen im Atomkern überein, wird aus dem Atom ein Ion. Dieses Ion kann negativ geladen sein, wenn mehr Elektronen als Protonen vorhanden sind, oder positiv, wenn weniger Elektronen in der Atomhülle vorhanden sind.

Schon in der Antike gab es die Vorstellung, dass Stoffe aus Atomen bestehen. Albert Einstein konkretisierte das Vorhandensein der Atome in der Theorie zum Anfang des 20. Jahrhundert. Der tatsächliche Nachweis jedoch gelang erst über die Entwicklung eines Feldionenmikroskops durch den Physiker Erwin Müller im Jahre 1951. Er war der erste Mensch, der ein Atom „gesehen“ hat.

Aber auch die Protonen, Neutronen und Elektronen eines Atoms sind nun nicht die kleinsten und damit „unteilbaren“ Bestandteile der Materie. Der aktuelle Stand der Wissenschaft in der Physik geht davon aus, dass die Elementarteilchen Quarks, Leptonen und Eichbosonen die fundamentalen Bausteine sind, aus denen alle Materie besteht. Allerdings steht der mathematische Nachweis der sogenannten Quantenfeldtheorie noch aus, wodurch bestimmte Verhaltensmuster der Elementarteilchen erklärbar werden. Dieser noch zu führende Nachweis gehört zu den sogenannten Millenium-Problemen Insgesamt sind es 7 Probleme, für deren Nachweis vom Clay Mathematic Institute in Cambridge ein Preisgeld von je einer Million Dollar ausgelobt sind.

Quizfragen zum Thema Atombau

1. Welche Aussage trifft auf alle Atome inklusive des Wasserstoffatoms zu?
   A: ein oder mehrere Protonen
   B: ein oder mehrere Neutronen
   C: ein oder mehrere Elektronen
   D: Neutronen und Protonen
   E: Neutronen und Protonen im Zahlenverhältnis 1:1

   Aussage A ist richtig

2. Welche Bestandteile eines Atoms sind stets positiv geladen?
   A: Elektronen
   B: Ionen
   C: Neutronen
   D ß-Teilchen
   E: Keine der Aussagen stimmt

   Die Aussage E ist richtig

3. Welche der folgenden Aussagen zu den Nukliden Tritium ³H und Helium ³He ist richtig:
   (1) haben die gleiche Zahl von Nukleonen.
   (2) sind Isotope.
   (3) besitzen eine unterschiedliche Zahl von Elektronen.

   Aussage (3) ist richtig

4. Die chemischen Eigenschaften von Elementen bestimmen sich durch
   A: Anzahl der Valenzelektronen.
   B: Anzahl der Nukleonen.
   C: den Atomradius.
   D: die Siede- und Schmelzpunkte.
   E: Anteil natürlicher Isotope.

   Aussage A ist richtig

5. Welche Aussage ist für die Isotope eines Elements richtig?
   (1) Isotope besitzen die gleiche Zahl von Nukleonen.
   (2) Isotope besitzen eine unterschiedliche Zahl von Neutronen.
   (3) Da jeweils nur ein Isotop stabil ist, ist ein Gemisch von Isotopen stets radioaktiv.

   Aussage (2) ist richtig

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