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Das DALTONsche Atommodell

3 Aspekte - Energie/Teilchenaspekt - Grundgesetze - DALTON-Modell - Mol-Begriff - Mol-einfach

Was ist überhaupt ein Atommodell?

Hier meine eigene Spezialdefinition:

Ein Atommodell ist eine endliche Menge widerspruchsfreier Aussagen über Atome!

Das war's auch schon zu diesem Thema. Wem das an dieser Stelle nicht reicht, kann ja auf die Seiten gehen, die ich für die Stufe EF (Einführungsphase der gymnasialen Oberstufe) geschrieben habe.

Im Chemieunterricht der Klasse 7 behandelt man eigentlich nur das DALTONsche Kugelteilchenmodell des Atoms. Hier zunächst eine Kurzfassung, die aus fünf Aussagen besteht.

Das DALTONsche Atommodell

  1. Atome bestehen aus kleinen, massiven, unteilbaren Kugeln.
  2. Jedes Element besteht aus einer eigenen Atomsorte. Es gibt also genau soviele Atomsorten, wie es Elemente gibt.
  3. Jede Atomsorte hat einen bestimmten Radius und eine bestimmte Masse.
  4. Chemische Reaktionen sind Teilchengruppierungen. Bei einer Reaktion gruppieren sich die Atome der Ausgangsstoffe lediglich um. Weder werden Atome vernichtet, noch entstehen neue.
  5. Bei chemischen Reaktionen verbinden sich die Atome verschiedener Elemente in bestimmten konstanten Zahlenverhältnissen.

Wem diese Kurzfassung nicht reicht, der kann ja lesen, was ich auf der EF-Seite geschrieben habe.

Wozu dient ein solches Atommodell eigentlich?

Wie wir bereits auf der letzten Seite gesehen haben, kann man mit Hilfe von Modellen Phänomene der Wirklichkeit beschreiben oder erklären. Soger Vorhersagen sind mit einem Atommodell möglich. Schauen wir uns hier einmal ein paar dieser chemischen Phänomene an und versuchen sie, mit Hilfe der fünf Aussagen des Dalton-Modells zu erklären.

Phänomen 1: Gesetz von der Erhaltung der Masse

Bei einer chemischen Reaktion bleibt die Gesamtmasse der beteiligten Stoffe konstant.

Erklärung:

Aussage 4 - Weder werden Atome vernichtet, noch entstehen neue.

Die Atome der Ausgangsstoffe können bei der Reaktion nicht verschwinden. Auch können keine neuen Atome aus dem Nichts entstehen. Die Zahl der Atome bleibt bei der Reaktion also konstant.

Aussage 3 - Jede Atomsorte hat eine bestimmte Masse.

Wenn die Zahl der Atome konstant bleibt, und wenn jedes Atom eine bestimmte Masse hat, dann bleibt auch die Gesamtmasse aller Atome während der Reaktion erhalten..

Phänomen 2: Gesetz der konstanten Proportionen

Bei jedem Versuch verbinden sich 56 g Eisen stets mit der gleichen Masse Schwefel, nämlich 32 g. Es gibt keine Versuche, bei denen sich 56 g Eisen mit 40 g Schwefel oder 20 g Schwefel verbinden.

Erklärung:

Aussage 5 - Atome verschiedener Elemente verbinden sich in bestimmten konstanten Zahlenverhältnissen miteinander.

Ein Eisenatom verbindet sich z.B. immer mit genau einem Schwefelatom.

Aussage 3 - Jede Atomsorte hat eine bestimmte Masse.

Ein Eisen-Atom hat eine Masse von ca. 56 u und 1 Schwefel-Atom eine Masse von ca. 32 u. Wenn sich immer ein Eisen-Atom mit einem Schwefel-Atom verbindet, dann reagieren stets 56 Masse-Einheiten Eisen mit 32 Masse-Einheiten Schwefel zu Eisensulfid FeS.

Phänomen 3: Stöchiometrische Berechnungen

Die Verbindung Kupfer(I)-sulfid hat die Summenformel Cu2S. Aus 1 g Kupfer kann man ... g Kupfersulfid herstellen.

Vorhersage / Berechnung

Aussage 5 - Atome verschiedener Elemente verbinden sich in bestimmten konstanten Zahlenverhältnissen miteinander.

Bei der Reaktion reagieren immer zwei Kupfer-Atome mit einem Schwefel-Atom.

Aussage 3 - Jede Atomsorte hat eine bestimmte Masse.

Ein Kupfer-Atom hat eine Masse von 64 u, ein Schwefel-Atom eine Masse von 32 u. Also verbinden sich stets 128 u (2 Cu-Atome) mit 32 u (1 S-Atom).

Vorhersage - Aus 128 g Kupfer kann man also 128 + 32 = 160 g Kupfersulfid herstellen. Aus 1 g Kupfer kann man dann 160/128 = 1,25 g Kupfersulfid herstellen. Diese Vorhersage kann experimentell überprüft werden.

Schlussbemerkung

Viele natürliche Phänomene und viele erst im Experiment zugängliche Tatsachen kann man mit Hilfe des DALTONschen Atommodells recht gut erklären. Es gibt aber auch eine Reihe von Phänomenen, die man damit überhaupt nicht erklären kann. Warum kann man beispielsweise einen Wasserstrahl mit Hilfe einer elektrisch geladenen Plastikfolie ablenken? Wie ist das Element Kalium viel reaktiver als das Element Lithium? Warum wird ein blauer Indikator rot, wenn man eine Säure dazu gibt? Das DALTONsche Atommodell wird also nicht das letzte Atommodell sein, das wir im Chemie-Unterricht behandeln, sondern wir werden es nach und nach erweitern.