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Station 1: Die Ladung des Kerns und die Atommasse

Station 1: Die Ladung des Kerns und die Atommasse

In seinem Modell zum Aufbau eines Atoms nahm Ernest Rutherford an, dass die Ladung des Atomkerns grob proportional zur Masse des Atoms ist. Das bedeutet: Je größer die Ladung des Atomkerns, desto schwerer ist das Atom.

Er kam zu dieser Schlussfolgerung, da die Streuung der positiven α-Teilchen von der Ladung des Kerns abhängig ist und die α-Teilchen umso mehr gestreut wurden, je größer die Atommasse des Elements ist.

Zur Zeit Rutherfords gab es nicht die Möglichkeit die Ladung der Atomkerne genau zu bestimmen. Die Atommassen waren dagegen schon seit langer Zeit immer wieder und immer genauer bestimmt worden. Daher war dieser „Umweg“ für Rutherford notwendig.


Heute kennen wir die Ladung der Atomkerne, die sogenannte Kernladungszahl, sehr genau und können sie auch mit der Atommasse in Relation setzen.

Aufgabe für Excel Profis (optional)

Erstelle in Excel eine Tabelle nach folgendem Prinzip:

Element Kernladung Atommasse (u)
Wasserstoff 1 1,0079
Helium 2 4,0026
Lithium 3 6,9675
Beryllium 4 9,0122
Bor 5 10,813
Kohlenstoff 6 12,011
...    

Nutze verschiedene, mindestens 25, Elemente von Kernladung 1 bis 84. Die Daten dafür findest du in der Tabelle unter Material. Erstelle dann ein Diagramm, dass den Zusammenhang zwischen Kernladung und Atommasse zeigt.

Füge auch die lineare Funktion: Atommasse = 2∙Kernladung in das Diagramm ein.

Der Zusammenhang zwischen Kernladung und Atommasse

Ein Diagramm, welches den Zusammenhang zwischen der Kernladung und der Atommasse zeigt und aus allen Daten der Elemente bis zur Kernladungszahl 84 erstellt wurde, könnte ungefähr so aussehen. 

Aufgabe

  • Betrachte das Diagramm und beginne mit der Beschreibung, indem du die (Lücken-) Sätze in der digitalen Aufgabe in die richtige Reihenfolge bringst. Tipp: Das Arbeitsblatt "Strategie zur Beschreibung eines Diagramms" kann dir dabei helfen.

Wenn du die richtige Reihenfolge gefunden hast, weißt du schon einmal, wie man eine gut strukturierte Diagrammbeschreibung vornimmt. Aber das Wichtigste fehlt noch:

  • Schreibe die Sätze auf ein Extrablatt ab und fülle dabei die Lücken aus, damit du das Diagramm vollständig beschreiben kannst.
  • Was können wir aus diesem Diagramm bezüglich des Atommodells schließen? Formuliere einen Verbesserungsvorschlag zu unserer Modellzeichnung eines Atoms nach Rutherford.

 

Was können wir aus diesem Zusammenhang schließen?

Beim Vergleich der linearen Funktion "Atommasse = 2∙Kernladung" mit den wirklichen Daten der Elemente fällt auf, dass die Atome mit steigender Kernladungszahl immer schwerer werden. Die Atommasse ist dann nicht mehr doppelt so groß wie die Kernladung, sondern deutlich größer.

Daraus können wir schließen: Es muss mit steigender Kernladungszahl etwas im Atomkern "dazu kommen", damit er so deutlich schwerer wird.

Wie ist also der Atomkern aufgebaut?

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