Navigation

Baustein 5: Der Rutherfordsche Streuversuch

Material

Hier findest du das Material für diesen Baustein.

Radioaktive Strahlung als Untersuchungsinstrument

Das neuartige Phänomen der Radioaktivität war für viele Naturwissenschaftler zu Beginn des 20. Jahrhunderts ein vielversprechendes Forschungsgebiet, so auch für Ernest Rutherford (1871‑1937). Er war ein neuseeländischer Physiker und erhielt 1908 den Nobelpreis für Chemie „für seine Untersuchungen über den Zerfall der Elemente und die Chemie der radioaktiven Stoffe“. Wie viele Wissenschaftler zu dieser Zeit, wollte auch er herausfinden wie Atome aufgebaut sind.

Ab dem Jahr 1907 arbeitete er als Professor an der Universität in Manchester und untersuchte mit seinen Mitarbeitern die Eigenschaften eines bestimmten Teils der radioaktiven Strahlung. Dieser Teil wird α-Strahlung genannt. Er besteht aus zweifach positiv geladenen Heliumatomen, den α-Teilchen. Sie können dünne Schichten aus anderen Materialien durchdringen. 1908 konnte sein Mitarbeiter Hans Geiger feststellen, dass ein schmaler Strahl aus α-Teilchen anscheinend aufgefächert wird, wenn er auf eine dünne Goldfolie trifft, bzw. diese durchdringt. Die Streuung, die Geiger dabei feststellen konnte, lag im Bereich von ungefähr einem Grad. Daraufhin betraute Rutherford Geiger und einen weiteren jungen Mitarbeiter, Ernest Marsden, damit, diese Streuung genauer zu untersuchen. Rutherford wollte herausfinden, ob sie auch zurückgestreut werden können. Er hielt es aber nicht für möglich.

Geiger und Marsden entwarfen also ein Experiment, um zu untersuchen, ob die α-Teilchen auch stärker als nur ein Grad von einer dünnen Metallfolie gestreut werden können. Sie konnten in den Jahren ab 1908 bis 1913 durch mehrere, umfangreiche Experimente zeigen, dass α-Teilchen stärker an Materie gestreut werden als allgemein angenommen wurde. Eines der wichtigsten Experimente kannst du dir in der folgenden Animation ansehen.

Rutherford

Der Rutherfordsche Streuversuch im Rückblick

Rutherford selbst fasste später rückblickend die Forschung seiner Arbeitsgruppe zusammen. Um die Ergebnisse des Experiments und damit den Aufbau der Atome besser beschreiben zu können, mussten er und seine Mitarbeiter einige Annahmen machen.

Aufgabe

Lies die Texte in der Datei , die du unter dem Punkt "Material" findest. Du kannst zwischen dem Original auf Englisch mit Übersetzungshilfen oder einer deutschen Übersetzung wählen.

Markiere dir wichtige Annahmen zum Aufbau der Atome und fasse diese zusammen.


Das von Rutherford entworfene Modell eines Atoms

Aufgaben

Bearbeite die folgenden Aufgaben.

  1. Erstelle anhand der Informationen aus den vorangegangenen Einheiten und den Annahmen die Rutherford machte ein Gedankenmodell eines Atoms und zeichne anschließend dein Modell.
  2. Welche Aussagen über den Aufbau des Atoms können auf Grundlage des Rutherford Modells gemacht werden?
  3. Welche Informationen sind in dem Modell von Rutherford nicht enthalten?

Solltest du nicht weiter kommen, können dir die Tipps weiter unten vielleicht helfen.

Tipps

Für Aufgabe 1

  1. Beginne mit einer Zusammenfassung: Was weißt du schon über den Aufbau von Atomen?
  2. Nutze deine Markierungen und Notizen aus den Texten von Rutherford.
  3. Die Goldatome in der Folie sind ohne Abstände aneinandern. Wie müssen die Goldatome aufgebaut sein, damit fast alle α-Teilchen ungehindert hindurch fliegen? 

Zoom auf die Goldatome

Stell dir vor du könntest so nah an die Goldfolie heran, dass du einzelne Atome sehen könntest. Dann könntest du vielleicht so einen Ausschnitt aus der Goldfolie sehen, während sie mit α-Teilchen beschossen wird.

Für Aufgabe 2 und 3

  1. Schau nochmal in deinen Notizen nach:
    1. Was sagte Rutherford über den Aufbau des Atoms?
    2. Worüber sagte er nichts?
    3. Woraus bestehen Atome laut Rutherford?

 

Zurück zum vorherigen Baustein

Weiter zum nächsten Baustein

Chemie-Webt/masterlu5r (chemie@2ntuol.de) (Stand: 02.09.2020)