Hast Du Dir schon einmal darüber Gedanken gemacht, woraus die Materie um Dich herum besteht? Egal, ob ein harter Stein oder weiche Kleidung. Ob Wasser oder Luft. Eines haben sie alle gemeinsam. Sie bestehen aus Atomen. Die erste Erklärung für Atome hat ein englischer Lehrer und Forscher in seinem sogenannten Dalton Atommodell entwickelt.

Dalton Atommodell Erklärung

Theorien darüber, woraus die Materie besteht, existierten schon ab etwa 400 vor Christus. Die griechischen Philosophen Leukipp und Demokrit machten sich Gedanken darüber, dass ein Apfel, der unendlich oft halbiert wird, irgendwann unendlich klein ist, also im Grunde aus „Nichts“ besteht. Folglich sind sie zu dem Entschluss gekommen, dass Materie einen unteilbaren Zustand, den „atomos“, oder Atom, haben muss.

John Dalton, 1766 - 1844, war einer ähnlichen Auffassung. Dalton war Lehrer und forschte in vielen Gebieten der Chemie. Er veröffentlichte im Jahre 1808 sein Buch „A new System of Chemical Philosophy“ in dem er das erste Atommodell aufstellte.

Beachte, dass das Dalton Atommodell nur ein Modell ist, welches Anfang des 19. Jahrhunderts aufgestellt wurde. Die Natur eines Modells verhält sich ähnlich wie die einer Theorie. Sie soll entweder erweitert oder falsifiziert werden und stellt eine Vereinfachung der Wirklichkeit dar. Lediglich die Naturkonstanten sowie Naturgesetze gelten in der Wissenschaft als bewiesen.

Bis zum 21. Jahrhundert wurden viele weitere Atommodelle aufgestellt, die Dalton’s Atommodell erweitert und abgelöst haben.

Dalton Atommodell Kernaussagen

Dalton verbesserte die Theorie des Atoms und stellte fünf Kernaussagen auf.

Doch was heißt das genau?

Dalton Atommodell Beschreibung

Die Materie ist aus unterschiedlichen Atomen aufgebaut. Diese sind somit unteilbar und weiterhin sollen sie kugelförmig sein. Gleiche Atome können einem Element zugeschrieben werden. Somit haben auch alle Atome eines Elements das gleiche Volumen sowie eine gleiche Masse. Außerdem existieren nur so viele unterschiedliche Atome wie Elemente.

Atome können über eine chemische Reaktion nicht vernichtet werden. Ebenso können sie dadurch nicht erzeugt werden. Über chemische Reaktionen entstehen Substanzen, die aus mehreren unterschiedlichen Atomen bestehen. Hierbei kommt es zu Neuanordnungen der Atome. Die Anzahl der Atome, die miteinander reagieren, ist abhängig von den Reaktionspartnern selbst.

Wie kannst Du Dir ein Atom nach dem Dalton Atommodell vorstellen?

Dalton Atommodell Bild

Tatsächlich kannst Du Dir Atome nach Dalton genau so vorstellen, wie es beschrieben wurde: als unterschiedlich große Kugeln. In Abbildung 1 siehst Du verschiedene Atome, wie sie nach dem Dalton Atommodell aussehen würden. Die Farbe in der Skizze dient lediglich zur Veranschaulichung, um die Elemente besser auseinanderhalten zu können. Atome selbst haben keine Farbe.

Wie Du sehen kannst, können sich die Größen der Atome von unterschiedlichen Elementen im Verhältnis zueinander stark unterscheiden.

Die Atomgrößen zur Zeit von Dalton konnten lediglich nach der Masse gerichtet werden. Also im Grunde: „Je schwerer ein Atom, desto größer ist es auch“. In der Realität sieht das etwas anders aus. Tatsächlich können die Atomgrößen nicht genau bestimmt werden. Die Atomkerne sind dafür einfach viel zu klein.

Dalton wusste zu seiner Zeit noch nichts von Elektronen, dennoch konnten durch sein revolutionäres Atommodell einige Gesetze der Chemie bestätigt werden. Wo liegen die Stärken und Schwächen des Dalton Atommodells?

Dalton Atommodell Grenzen

Zur heutigen Zeit wissen die Menschen viel mehr über die Atome als zu Daltons Zeit. Somit ist auch sicher, dass das Dalton Atommodell nicht der Realität entspricht. Dennoch hat es das Recht zu existieren.

Dalton Atommodell Stärken

Auch heute wird das Dalton Atommodell benutzt. Aufgrund der Einfachheit des Modells können Veranschaulichungen sowie Gesetze ohne weitere Ablenkungen besser gezeigt werden. Zum Einstieg in die Physik und die Chemie ist das Dalton Atommodell für Schüler*innen also fast schon erforderlich.

Dalton Atommodell Aggregatzustände

In Schulbüchern werden die Aggregatzustände fest \(s\), flüssig \(l\) und gasförmig \(g\) gern mit dem Dalton Atommodell dargestellt. In Abbildung 2 siehst Du die drei Aggregatzustände.

Im festen Zustand sind die Atome sehr nah beieinander. Hierbei existiert kein Abstand zwischen den Atomradien. Im flüssigen Zustand existieren Löcher zwischen den Atomen. Die Atomradien müssen sich also nicht mehr berühren. Im gasförmigen Zustand berühren sich die Atome nicht mehr.

Mehr Informationen zu den Aggregatzuständen findest Du in den gleichnamigen Erklärungen.

Dalton Atommodell Reaktionen

Auch chemische Reaktionen können vereinfacht mit dem Dalton Atommodell dargestellt werden. In Abbildung 3 siehst Du, wie Natrium (\(Na\)) und Chlor (\(Cl\)) miteinander zu Natriumchlorid (\(NaCl\)) reagieren.

Einige Atome liegen elementar als sogenannte Moleküle vor. Das heißt, dass sich diese Atome bereits in einer Verbindung mit einem weiteren gleichen Atom befinden. Das ist hier beim Chlor der Fall. Dementsprechend haben die Chloratome in der Abbildung jeweils einen Partner.

Die Natrium- und Chloratome haben sich neu angeordnet. In Natriumchlorid folgt auf ein Chloratom immer ein Natriumatom und umgekehrt.

Auch zentrale Gesetze der Chemie können mit dem Dalton Atommodell erklärt werden.

Dalton Atommodell Gesetz von der Erhaltung der Masse

Nach dem Dalton Atommodell werden Atome in chemischen Reaktionen nicht verändert und sie ordnen sich nur neu an. Das heißt, es gehen auch keine Atome verloren. Folglich soll die Masse der Reaktionspartner gleich der Masse des Reaktionsprodukts sein. Die atomare Masseneinheit heißt Unit \(u\). Ein Unit entspricht etwa \(1,66\cdot10^{-27}\,kg\).

In Abbildung 4 reagieren wieder Natrium und Chlor zu Natriumchlorid. Diesmal siehst Du zusätzlich die Massen der einzelnen Atome sowie die jeweiligen Gesamtmassen.

Ein Natriumatom wiegt etwa \(23\,u\). Bei sechs Natriumatomen beträgt die Gesamtmasse also etwa \(138\,u\). Ein Chloratom wiegt etwa \(35\,u\). Wenn auch sechs Chloratome vorliegen, beträgt die Gesamtmasse \(213\,u\). Die Chloratome sind also schwerer als die Natriumatome. Zusammen haben die Reaktionspartner eine Masse von \(351\,u\).

Das Reaktionsprodukt, Natriumchlorid, besteht nun aus zwölf Atomen. Analog wiegen sechs davon jeweils \(23\,u\) und weitere sechs jeweils \(35\,u\). Auch hier ist die Gesamtmasse \(351\,u\).

Wie Du sehen kannst, kann das Dalton Atommodell durchaus für Erklärungen herangezogen werden. Einige Aussagen von Dalton wurden mit der Zeit jedoch widerlegt.

Dalton Atommodell Schwächen

Wissenschaftler*innen forschten weiter an der Natur des Atoms. Dabei wurden bis heute einige Kernaussagen von Dalton widerlegt.

Dalton Atommodell Unteilbarkeit

Nach Dalton’s Atommodell sind Atome unteilbar. Tatsächlich ist das nicht der Fall. Selbst Atome kannst Du in weitere Teilchen auftrennen. Ein Atom besteht nämlich aus einem Atomkern und einer Atomhülle.

In der Atomhülle befinden sich die negativ geladenen Elektronen. Diese werden sogar regelmäßig in chemischen Reaktionen vom Atom getrennt. Der Atomkern selbst besteht noch aus den positiv geladenen Protonen und den neutralen Neutronen.

Dalton Atommodell Unveränderbar

Anschließend daran sollen Atome auch unveränderlich sein. Das ist ebenfalls nicht richtig. Radioaktive Atome zerfallen etwa nach Ablauf ihrer Halbwertszeit zu anderen Atomen.

Aber auch die Menschen können Atome zu anderen Atomen umwandeln. In Kernkraftwerken werden Atome durch die sogenannte Kernspaltung in andere Atome überführt, um so Energie zu gewinnen. Eine andere Variante der Umwandlung von Atomen ist die Kernfusion.

Dalton Atommodell Atomsorten

Letztlich sollen nur genau so viele Atomarten existieren, wie es Elemente selbst gibt. In der Realität haben die meisten Elemente jedoch mehrere Atomsorten. Diese unterscheiden sich in der Anzahl der Neutronen im Atomkern und haben somit eine andere Masse. Solche Atomsorten nennst Du Isotope.

Dalton Atommodell Reaktionsbedingungen

Reaktionen können nach dem Dalton Atommodell nur vereinfacht dargestellt werden. Der Nachteil an dieser Darstellungsart ist jedoch, dass sämtliche Reaktionsbedingungen sowie die Reaktionsart vernachlässigt wird.

Das Dalton Atommodell hat damals das Verständnis der Menschen über die Materie revolutioniert. Es findet sogar nach über 200 Jahren weiterhin Anwendung im Alltag der Menschen, vorwiegend in der Schule. Das aktuelle Atommodell wurde vor etwa 100 Jahren, 1928, entwickelt, das Orbitalmodell.