Atom
Das Atom (von altgriechisch άτομος, átomos - unteilbar, (unteilbare) Person) ist der kleinste chemisch nicht weiter teilbare Baustein der Materie. Im Laufe der Wissenschaftsgeschichte wurden unterschiedliche Atommodelle vorgeschlagen.
Atome sind elektrisch neutral, jedoch werden oft auch Ionen unter dem Begriff „Atom“ gefasst. Atome bestehen aus einem Atomkern mit positiv geladenen Protonen und elektrisch neutralen Neutronen, sowie einer Atomhülle aus negativ geladenen Elektronen.
Atome gleicher Anzahl der Protonen, welche durch die Kernladungszahl ausgedrückt wird, gehören zu demselben Element (Isotope). Bei neutralen Atomen ist die Anzahl von Protonen und Elektronen gleich. Die physikalischen Eigenschaften der Atomhülle bestimmen das chemische Verhalten eines Atoms. Atome gleicher Kernladungszahl besitzen dieselbe Atomhülle und sind damit chemisch nicht unterscheidbar.
Nahezu die gesamte von uns wahrnehmbare, unbelebte und belebte Materie in unserer irdischen Umgebung besteht aus Atomen oder Ionen. Kosmologisch betrachtet stellt diese Materieform jedoch nur einen sehr kleinen Anteil dar, neben dem Plasma, aus dem die Sterne bestehen, der Neutronenmaterie von Neutronensternen und eventuell einer noch hypothetischen Dunklen Materie bislang unbekannter Natur.
Aufbau
Ein Atom besteht aus einer Hülle und einem im Vergleich zu seinem Gesamtvolumen winzigen Kern. Die Atomhülle (Elektronenhülle) hat mit einem Durchmesser von etwa 10-10 m einen ungefähr zehntausendfach größeren Durchmesser als der Atomkern (r = 10-14 m).
Zur Veranschaulichung: Würde man ein Atom auf die Größe einer Kathedrale aufblähen, so entspräche der Kern der Größe einer Fliege (wobei beinahe die gesamte Masse des Atoms auf diesen winzigen Kern entfällt). Der Atomkern nimmt nur etwa ein Billiardstel des Gesamtvolumens eines Atoms ein. Das Atom als Grundbaustein der Materie besteht somit fast ausschließlich aus leerem Raum.
Der Atomkern besteht aus den so genannten Nukleonen, Protonen und – außer beim Wasserstoff-Isotop 11H – aus Neutronen. Die Atomhülle besteht aus Elektronen.
Im Atomkern konzentriert sich fast die gesamte Masse des Atoms. Die Elektronen tragen eine negative elektrische Ladung und die Protonen eine positive von gleichem Betrag, wodurch sie sich gegenseitig anziehen. Die Neutronen sind elektrisch neutral und haben eine geringfügig größere Masse als die Protonen.
Kenndaten
Atome sind in erster Näherung kugelförmig und haben eine Größe von 0,1 bis 0,5 nm, also 0,0000000001 m bis 0,0000000005 m. Innerhalb des Periodensystems nehmen die Atomradien von links nach rechts ab und von oben nach unten zu ( eine Ausnahme bilden die Edelgase). Allerdings besteht kein linearer Zusammenhang zwischen der Protonenzahl (und damit der Ordnungszahl) und dem Atomradius.
Ihre Masse beträgt abhängig von der Massenzahl zwischen 10-24 und 10-22 g.
Siehe auch: Mol, Periodensystem | Atommodell
Herstellung in entsprechenden Experimenten bisher gelungen ist, ist das Ununoctium-Atom mit 118 Protonen im Atomkern (Stand Aug.2004). Es ist jedoch extrem kurzlebig.
Allgemeines
Die Chemie beschäftigt sich mit den Atomen und ihren Verbindungen, den Molekülen. Dies setzt auch genaue Kenntnisse über die Struktur der Atomhülle voraus.
Die Physik beschäftigt sich unter anderem mit dem Aufbau der Atomhülle (Atomphysik), dem Aufbau der Atomkerne aus Elementarteilchen (Kernphysik) und weiter mit den Eigenschaften der Elementarteilchen (Elementarteilchenphysik).
Zitate
- Nur scheinbar hat ein Ding eine Farbe, nur scheinbar ist es süß oder bitter; in Wirklichkeit gibt es nur Atome und den leeren Raum. – Demokrit (5. Jh. v. Chr.)
- Richard Feynman hat einmal gesagt, müsste er das wichtigste Ergebnis der modernen Naturwissenschaft in einem Satz zum Ausdruck bringen, entschiede er sich für: "Die Welt besteht aus Atomen." – Brian Greene (Der Stoff, aus dem der Kosmos ist, ISBN 388680738X, S. 255)
- Nach einigen Schätzungen hat jeder Mensch in seinem Körper ca. eine Milliarde Atome, die bereits einst zu Shakespeare gehörten, bzw. zu Dschingis Khan, Buddha oder Mozart. Durch den ewigen Kreislauf und die wohl enorme Langlebigkeit von Atomen, ist eine permant neue Verwendung als Tautropfen, Blatt oder neuer Mensch möglich. Aus Paul Davis, "Das fünfte Wunder".
Literatur
- Bernhard Bröcker u.a.: dtv Atlas Atomphysik: Tafeln und Texte. 6. Aufl. 1997. ISBN 3-423-03009-7.
Siehe auch
- Atomabsorption
- atomar
- Atomkraft
- Atomwaffe
- Atomgewicht
- Elementarteilchen
- Heisenbergsche Unschärferelation
- Kernmodell
- Kernreaktionen
- Liste von Mineralen
- Molekül
- Nebelkammer
- Periodensystem
- Quantenmechanik
- Quantenphysik
- Strahlenschutz
- Superatome
- Teilchenbeschleuniger
- Teilchendetektor
- Teilchenquelle
- Wechselwirkung
