Atọm

Ein Atommodell ist ein Hilfskonstrukt, das eine bestimmte Vorstellung über den Aufbau eines Atoms wiedergibt. Atommodelle und deren experimentelle Überprüfung beflügelten die wissenschaftliche Erkenntnis und führten schließlich dazu, dass die in den Atomen vorhandene Energie heute technisch gezielt genutzt werden kann, vor allem in Form der Kernenergie. Ein erstes Atommodell entwickelte bereits der griechische Philosoph Demokrit, der auch den Begriff Atom prägte. Er setzte sich jedoch nicht durch und geriet in Vergessenheit. Erst R. Boyle im 17. Jahrhundert und J. Dalton im 18. Jahrhundert erstellten neuzeitliche Atommodelle, die die Vorläufer des „Rosinenkuchenmodells“ von J. J. Thomson und des Kern-Hülle-Modells von E. Rutherford waren. Mit dem Aufkommen der Quantentheorie entwickelte N. Bohr das Bohr’sche Atommodell und schließlich das quantenmechanische Atommodell.

Nach dem Atommodell von Bohr und Sommerfeld (1915) kreisen die Elektronen auf (ebenfalls ganz bestimmten) Ellipsenbahnen planetenähnlich um den Kern. Diese Vorstellung widersprach aber experimentellen Ergebnissen und führte zur Entwicklung eines quantentheoretischen Modells (Quantentheorie). Diesem zufolge muss man sich die Elektronen als eine dreidimensionale, um den Kern verteilte Materiewelle denken. Die verschiedenen Bahnen Bohrs heißen nun Zustände. Der energieärmste Zustand lässt sich durch eine kugelsymmetrische Elektronenwolke beschreiben; höhere Orbitale hingegen sind z. B. keulen- oder hantelförmig. Der Zustand eines Elektrons im Atom wird durch Quantenzahlen gekennzeichnet, die neben der Energie z. B. seinen Drehimpuls charakterisieren. Jeder erlaubte Zustand im Atom kann nur mit einem Elektron besetzt werden (Pauli-Prinzip). Dies erklärt den oben erläuterten Schalenaufbau der Elektronenhülle des Atoms. Atomkern, Kernphysik.