• Das Atom

    Wir wissen, dass sich die Materie, die uns in unserer Umwelt so vielseitig erscheint, aus einer doch relativ kleinen Zahl von verschiedenen Grundbestandteilen zusammensetzt. Von den elementaren Einheiten, die in chemischen Prozessen nicht weiter zerlegt werden können, den Atomen, lassen sich etwa 115 Sorten nachweisen, die man als Elemente bezeichnet.

    Die Atome selbst lassen sich auf weitere Bestandteile zurückführen. Sie bestehen aus einem schweren Kern mit positiver Ladung, der die negativ geladenen leichten Elektronen als sogenannte Elektronenhülle an sich bindet. Der Atomkern selbst ist wiederum aus Protonen und Neutronen zusammengesetzt. Wie der Name ausdrückt, sind Neutronen elektrisch neutral, die Protonen dagegen tragen dieselbe Ladung wie die Elektronen jedoch mit entgegengesetztem (also positivem) Vorzeichen.

    In einer einfachen Vorstellung kreisen die Elektronen auf stabilen Bahnen um den Atomkern, wie die Planeten um die Sonne. Der Unterschied zu der Mechanik in unserem Sonnensystem ist jedoch, dass auf den atomaren Längenskalen die Bewegung der Partikel Gesetzmäßigkeiten unterliegt, die unserer alltäglichen Beobachtung unzugänglich sind.

    Die Konsequenzen daraus lassen sich vereinfacht im Bohrschen Atommodell nahebringen. Danach ist die Bewegung der Elektronen um den Atomkern nur auf bestimmten Bahnen und damit verbundenen Umlauf-Energien möglich (Abb. 1).

    Abb. 1: Vereinfachte Darstellung des Atoms
    Wenn Elektronen in einem Atom gebunden sind, spricht man daher davon, dass sie gewisse Schalen auffüllen. Diese repräsentieren die erlaubten Bahnen, die jeweils nur von einer fixen Anzahl von Elektronen besetzt werden können.

    Die Besonderheit dieser Elektronenhülle ist, dass die äußerste Schale in der Regel von 8 Elektronen besetzt werden kann. Dies ist die Grundlage für Besonderheiten der chemischen Bindung zwischen Atomen, nach denen die Elemente im Periodensystem der Elemente eingeteilt werden.
    Link zu Kapitel: Klassifizierung der Atome, Das Periodensystem der Elemente
    Die Größe eines Atoms mit seiner umgebenden Elektronenhülle liegt im Bereich von 0,1 bis 0,5 nm. Die Abmessungen des Atomkerns sind im Vergleich 100.000 mal kleiner.