Atommodell

Das Atommodell bezeichnet die theoretischen Vorstellungen über den Aufbau von Atomen. In der frühen Wissenschaft ging man davon aus, dass Elemente aus unteilbaren Bausteinen bestehen. John Dalton formulierte um 1808 die Vorstellung, dass Atome unveränderliche Kugeln sind, die sich zu Verbindungen verbinden lassen. J. J. Thomson schlug 1904 das Plum-Pudding-Modell vor, in dem positive Ladung das Atom ausfüllt und Elektronen als negativ geladene Teilchen darin eingebettet sind.

Das Rutherford-Experiment von 1911 zeigte, dass der Großteil der Masse und der positive Ladung des Atoms in einem sehr kleinen Kern konzentriert ist, der von Elektronen umkreist wird; dies führte zum Kernmodell des Atoms. 1913 entwickelte Niels Bohr ein quantisiertes Schalenmodell für das Wasserstoffatom, das bestimmte Spektrallinien erklärte, aber nur für einfache Systeme gültig war.

In den 1920er Jahren legten Quantenmechanik und die Wellen-Teilchen-Dualität den Grundstein für das moderne Wahrscheinlichkeitsmodell: Elektronen befinden sich in Aufenthaltswahrscheinlichkeiten oder Orbitalen statt festen Bahnen. Heute besteht der Atomkern aus Protonen und Neutronen, den Nukleonen, und wird von einer Elektronenhülle umgeben. Die Kernladung bestimmt die Identität des Elements; Elektronen werden durch die elektromagnetische Wechselwirkung gebunden. Spätere Erkenntnisse enthüllten die subatomare Struktur der Nukleonen (Quarks) und die Rolle der starken Wechselwirkung. Modelle dienen heute unterschiedlichen Anwendungen: Das Bohr-Modell gilt weitgehend als didaktische Zwischenstufe, während das Quantenmodell die Struktur von Mehr-Elektronen-Atomen erklärt. Das Verständnis des Atomaufbaus ist zentral für Chemie, Physik und Materialien.