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Liste der AtommodelleEin Atommodell ist eine Vorstellung vom Aufbau und der Form der Atome. Schon im Altertum gab es die Atomhypothese, nach der die Atome als die unteilbaren und unveränderlichen Grundbausteine aller materiellen Stoffe angesehen wurden. Die Atomhypothese konnte sich zunächst nur auf die philosophische Bevorzugung eines Teilchenmodells gegenüber der Hypothese der unendlich fortsetzbaren Teilbarkeit der Materie stützen. Auch sollten die unterschiedlichen Eigenschaften der materiellen Stoffe auf die Kombinationsmöglichkeiten einiger weniger Arten von Atomen zurückgeführt werden. Erst ab Anfang des 19. Jahrhunderts zeigten sich in der Chemie und der Physik naturwissenschaftliche Hinweise auf die wirkliche Existenz der Atome: Das Atom wurde als kleinste Einheit eines chemischen Elements definiert, und das Verhalten von Gasen konnte nach der kinetischen Gastheorie vollständig aus der ungeordneten Bewegung einer Vielzahl gleicher Moleküle, die jeweils aus wenigen Atomen bestehen, erklärt werden. Als Atommodell genügte hierbei die Vorstellung einer kleinen Kugel von ca. 0,1 nm Durchmesser und ca. 10−26 kg Masse. In dieser Form hatte sich Ende des 19. Jahrhunderts die Atomhypothese bzw. Atomtheorie weitgehend durchgesetzt, als neue Beobachtungen mit Elektronenstrahlen und radioaktiven Stoffen zeigten, dass diese Atome selber aus kleineren Teilchen bestehen. Die Erklärung ihres komplizierten inneren Aufbaus führte 1925 zur Quantenmechanik, deren Atommodelle vorrangig als mathematische Aussagen formuliert sind. Auf die Frage, wie man sich denn ein Atom nun vorzustellen habe, antwortete Werner Heisenberg, einer der Schöpfer der Quantenmechanik: „Versuchen Sie es gar nicht erst!“ .. weiterlesen
AtomorbitalEin Atomorbital ist in den quantenmechanischen Modellen der Atome die räumliche Wellenfunktion eines einzelnen Elektrons in einem quantenmechanischen Zustand, meist in einem stationären Zustand. Sein Formelzeichen ist meist oder . Das Betragsquadrat als Dichtefunktion wird interpretiert als die räumliche Verteilung der Aufenthaltswahrscheinlichkeit, mit der das Elektron am Ort gefunden werden kann. Zusammen mit der Angabe, ob der Spin zu einer festen Achse oder zum Bahndrehimpuls des Elektrons parallel oder antiparallel ausgerichtet ist, beschreibt ein Orbital den Elektronenzustand vollständig. .. weiterlesen
AtomhülleDie Atomhülle oder Elektronenhülle besteht aus den Elektronen, die von einem Atomkern gebunden sind und ihn gewöhnlich bis zu einem Abstand von der Größenordnung 10−10 m umgeben (Atomradius). Atomkern und Atomhülle zusammen bilden das Atom, wobei der Kern einen je nach chemischem Element 20.000- bis 150.000-mal kleineren Durchmesser hat als die Hülle, aber 99,95 % bis 99,98 % der gesamten Atommasse enthält. Die von außen zugänglichen Eigenschaften des Atoms sind daher, abgesehen von der Masse, fast ausschließlich von der Hülle bestimmt. Dazu gehören neben der Größe des Atoms seine verschiedenen möglichen Arten einer chemischen Bindung, die Möglichkeiten zur Bildung eines Moleküls oder eines kristallinen Festkörpers, die Emission und Absorption von elektromagnetischer Strahlung bestimmter Wellenlängen in den Bereichen Infrarot, sichtbares Licht, Ultraviolett und Röntgenstrahlen. Die Atomphysik, die sich zum großen Teil mit diesen Phänomenen beschäftigt, ist daher weitgehend eine Physik der Atomhülle. .. weiterlesen
AtomAtome sind die Bausteine, aus denen alle festen, flüssigen und gasförmigen Stoffe bestehen. Alle Materialeigenschaften dieser Stoffe sowie ihr Verhalten in chemischen Reaktionen werden durch die Eigenschaften und die räumliche Anordnung ihrer Atome festgelegt. Jedes Atom gehört zu einem bestimmten chemischen Element und bildet dessen kleinste Einheit. Zurzeit sind 118 Elemente bekannt, von denen etwa 90 auf der Erde natürlich vorkommen. Atome verschiedener Elemente unterscheiden sich in ihrer Größe und Masse und vor allem in ihrer Fähigkeit, mit anderen Atomen chemisch zu reagieren und sich zu Molekülen oder festen Körpern zu verbinden. Die Durchmesser von Atomen liegen im Bereich von 6 · 10−11 m (Helium) bis 5 · 10−10 m (Cäsium), ihre Massen in einem Bereich von 1,7 · 10−27 kg (Wasserstoff) bis knapp 5 ·10−25 kg. .. weiterlesen
KnotenflächeKnotenfläche nennt man in der Physik das feststehende Interferenzminimum einer stehenden Welle in drei Raumdimensionen. Bei stehenden Wellen sind drei Fälle zu unterscheiden:Eindimensionale stehende Wellen schwingen um (nulldimensionale) punktförmige Wellen- oder Schwingungsknoten, um Knotenpunkte. Zweidimensionale stehende Wellen schwingen um (eindimensionale) Knotenlinien. Es treten aber auch Knotenpunkte, die Schnittpunkte von Knotenlinien, auf. Dreidimensionale stehende Wellen schwingen um (zweidimensionale) Knotenflächen. Sie können auch Knotenlinien und Knotenpunkte besitzen. .. weiterlesen