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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 nicht nur beschreiben oder erklären, sondern man kann auch überprüfbare Vorhersagen machen. Zum Beispiel, dass die Masse der Stoffe während einer chemischen Reaktion erhalten bleibt. Auf dieser Seite möchte ich mal zeigen, was man mit Hilfe eines einfachen Atommodells alles anfangen kann. Dazu betrachten wir Phänomene aus dem Alltag eines Chemikers und deuten diese Phänomene dann mithilfe der fünf Aussagen des DALTON-Modells.

Übung 1:

Warum bleibt die Gesamtmasse bei chemischen Reaktionen erhalten?

Erklärung:

Aussage 1 - Atome sind unteilbar!

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 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, und wenn kein Atom leichter oder schwerer werden kann, dann bleibt auch die Gesamtmasse aller Atome während der Reaktion erhalten. Dies ist die Begründung für das Gesetz von der Erhaltung der Masse.

Übung 2:

Warum verbindet sich bei jedem Versuch immer 1 g Kupfer mit der gleichen Masse Schwefel, nämlich ebenfalls 1 g?

Erklärung:

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

Ein Kupferatom verbindet sich z.B. immer mit zwei Schwefelatomen, die Verbindung Kupfersulfid hat somit die Verhältnisformel CuS2.

Aussage 3 - Jede Atomsorte hat eine bestimmte Masse.

Ein Cu-Atom hat eine Masse von aufgerundet 64 u und 1 S-Atom eine Masse von 32 u, dann verbinden sich immer 64 Masseneinheiten Kupfer mit 64 Masseneinheiten Schwefel (2 * 32). Dies ist die Begründung für das Gesetz der konstanten Proportionen.

Übung 3:

Wenn ein Cu-Atom 64 Masseneinheiten und ein S-Atom 32 Masseneinheiten hat, und wenn sich stets 1 Cu-Atom mit 1 S-Atom verbindet, wieviel kg Kupfersulfid entsteht dann aus 1 kg Kupfer?

Erklärung

64 Masseneinheiten Cu verbinden sich mit 32 Masseneinheiten S zu 96 Masseneinheiten CuS. Das entspricht einer Massenzunahme von genau 50%. Aus 1 kg Kupfer sollten dann 1,5 kg Kupfersulfid entstehen.

Diese Vorhersage kann nun experimentell überprüft werden.

Übung 4:

Wenn sich ein Sauerstoff-Atom sowohl mit einem Kupfer-Atom zu CuO wie auch mit zwei Kupfer-Atomen zu Cu2O verbinden kann, dann sollten auch zwei verschiedene Arten von Kupferoxid existieren.

Erklärung

Auch diese Vorhersage kann überprüft werden; in der Tat existieren zwei verschiedene Kupferoxidsorten, nämlich rotes Kupferoxid und schwarzes Kupferoxid. Warum das so ist, kann das DALTON-Modell allerdings nicht erklären!

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. Darum wird das DALTONsche Atommodell nicht das letzte Atommodell sein, das wir im Chemie-Unterricht behandeln, sondern wir werden es nach und nach erweitern.