Rutherford'scher Streuversuch

Im Jahre 1911 beschrieb der Naturwissenschaftler Ernest Rutherford ein Experiment zur Untersuchung des Atomaufbaus. Dabei beschoss er eine 0,004mm dicke Goldfolie mit α-Strahlen (Helium-Kerne). Dasselbe führte er mit einer Silber- und einer Kupferfolie durch. Rutherford stellte fest, dass der größte Teil der α-Teilchen geradlinig durch die Folie hindurch flog. Einige wurden seitwärts abgelenkt, beziehungsweise zur Strahlenquelle zurück geworfen. Aus diesen Beobachte schloss er folgende Annahmen die den Sachverhalt erklärten:

 

1.

In der Mitte eines Atoms befindet sich ein Atomkern, indem nahezu die gesamte Atommasse sowie die positive Ladung eines Atoms konzentriert ist. Nach der heutigen Vorstellung besteht der Atomkern aus Neutronen und Protonen. Dabei sind die Protonen die Träger der positiven Ladung und sie machen zusammen mit den Neutronen nahezu die gesamte Masse eines Atoms aus. Trotz der gleichsinnigen Ladung und der daraus resultierenden Abstoßung werden die Protonen im Kern zusammen gehalten. Der Grund dafür ist starke Kernkraft die den Atomkern zusammen hält. Dies ist eine fundamentale Kraftwirkung in der Natur, die stärker ist als die elektrostatische Abstoßung ist, aber nur eine geringe Reichweite besitzt.   

2.

Die Elektronen eines Atoms nehmen fast das gesamte Volumen eines Atoms ein. Sie befinden sich außerhalb des Atomkerns und umkreisen diesen in schnellen Bewegungen. Damit ein Atom insgesamt nach Außen neutral ist, müssen die Anzahl der Protonen gleich der Anzahl der Elektronen sein. 

Der Durchmesser eines Atomkerns ist sehr gering und liegt in einer Größenordnung von etwa 10-15m (ein Femtometer). Der Durchmesser eines Atoms beträgt 100 bis 400 pm (1 Picometer = 10-12m) und ist somit mehr als 100 000 mal größer als der Atomkern. Der größte Teil eines Atoms ist somit „leerer Raum“. Damit lässt sich auch erklären warum die meisten α-Teilchen die Folie ungehindert durchfliegen konnten. Die kleinen, leichten Elektronen können die wesentlich schwereren α-Teilchen nicht ablenken. Nur wenn ein α-Teilchen in die Nähe des Atomkerns gerät wird er abgestoßen und von seinem geraden Weg abgebracht. In den seltenen Fällen eines direkten Zusammenstoßes von α-Teilchen mit einem Atomkern wird das α-Teilchen zurückgeworfen.

Stabile Atomkerne enthalten in der Regel genauso viele bis 1 ½ mal so viele Neutronen wie Protonen.

 

© 2001-2005 [Chempage.de] – Michael Müller – michael.mueller@rwth-aachen.de http://www.chempage.de

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