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On the Structure of the Atom (Thomson)

Inhaltsangabe auf Deutsch

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Basiswissen


In Stichpunkten: Joseph John Thomson sein Atommodell (Rosinenkuchenmodell) aus dem Jahr 1904: Elektronen bewegen sich auf Kreis- oder Kugelbahnen um die Mitte des Atoms. Die positive Ladung ist gleichmäßig über das ganze Atom verteilt. Der Gedankengang ist stark mathematisch.



Bildbeschreibung und Urheberrecht
Im Thomsonschen Atommodell rotierten die negativ geladenen Elektronen auf Kreisbahnen um einen Mittelpunkt. Die positive Ladung war gleichmäßig über das Atom verteilt, icht im Kern konzentriert.☛


Kernaussagen


  • Es geht um negative elektrische Korpuskel (Teilchen) in einem kugelförmigen Bereich positiver Ladung.
  • Die negativen Partikel werden dabei in einer ringartigen Bewegung gedacht (und berechnet).
  • Eine Anzahl von n Teilchen wird dabei auf einem Kreis mit Radius a gedacht.
  • Die n Teilchen haben immer denselben Winkelabstand zu ihren Nachbarteilchen.
  • Zunächst wird angenommen, die negativen Korpuskel seien im Ruhezustand.
  • Es wird ihre Anziehung zur positiven Ladung und ihre gegenseitige Abstoßung berechnet.
  • Anschließend wird der Ring aus negativen Korpuskeln als rotierend angenommen.
  • Es wird ein Zustand gefunden, in dem die Korpuskel in einem Kräftegleichgewicht sind.
  • Dann wird untersucht was passiert, wenn ein Korpuskel den Ort des Gleichgewichtes verlässt.
  • Dabei wird unterschieden: Abweichungen a) innerhalb der Ebene aller Korpuskel und ...
  • sowie b) senkrecht zur Bewegungsebene aller Korpuskel.
  • Es zeigt sich: die Stabilität des Atoms hängt von der Rotationsgeschwindigkeit der Korpuskel ab.
  • Es werden verschiedene räumliche Anordnungen der Korpuskel bezüglich der Stabilität untersucht.
  • Dabei werde auch verschiedene Anzahlen n der Korpuskel einzeln berechnet.
  • Das Ergebnis der Betrachtung erinnert an ein Sonnensystem ohne Sonne:
  • Die positive Ladung im Atom ist gleichförmig kugelig verteilt.
  • Es gibt mehreren parallele (konzentrische) Ringe von negativen Ladungen.
  • Je kleiner der Ring-Radius, desto weniger Ladungen können dort untergebracht werden.
  • Alternativ wird gedacht, dass die negativen Korpuskel auf konzentrischen Kugelschalen angebracht sein könnten.
  • Auch dafür gibt es Möglichkeiten, dass die Korpuskel insgesamt ein stabiles Atom bilden.
  • Die mathematische Berechnung der Kugelschalenmodelle ist aber bisher noch nicht befriedigend gelungen.
  • Es werden Atome mit vielen konzentrischen Ringen und mit großer Anzahl darauf verteilter Korpuskel berechnet.
  • Thomson nimmt an, dass die gesamte Atommasse aus der Masse der negativen Korpuskel herrührt.
  • Aus dieser Annahme kommt er zu großen Anzahlen n von negativen Korpuskeln im Atom.
  • Es wird eine Korrelation der berechneten Ring-Strukturen zu Mendelejews Periodensystem der Elemente untersucht.
  • Aus dem Modell wird auch Radioaktivität erklärt:
  • Die Stabilität des Atoms braucht eine Mindest-Orbital-Geschwindigkeit der negativen Korpuskel.
  • Wird diese unterschritten, verlassen Einzelteile das Atom mit hoher kinetischer Energie.
  • Diese das Atom verlassenden Teilchen sind dann die radioaktive Strahlung.

Fußnoten


Thomson, J. J. (1904). XXIV. On the structure of the atom: an investigation of the stability and periods of oscillation of a number of corpuscles arranged at equal intervals around the circumference of a circle; with application of the results to the theory of atomic structure. http://doi.org/10.1080/14786440409463107

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