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Dalton Atommodel

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Dalton Atommodel

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.

Das Atom ist das kleinste Teilchen, aus dem Materie bestehen kann. Atome eines Elements sind immer gleich. Unterschiedliche Atome gehören zu unterschiedlichen Elementen. Atome sind unveränderlich. Atome ordnen sich bei chemischen Reaktionen neu an.

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.

Außerdem werden die Radien von Atomen ebenfalls vom Bindungspartner beeinflusst. In der Quantenmechanik werden Atomen die Grenze der Atomradien sogar abgesprochen.

Dennoch können über makroskopische Versuche auf die mikroskopischen Verhältnisse der Atome geschlossen werden. Makroskopische Versuche können mit dem bloßen Auge beobachtet werden. Mikroskopisch bedeutet, dass es der Mensch ohne Hilfsmittel nicht mehr erfassen kann.

Wenn Du mehr über solche Versuche in Bezug auf den Atomradius erfahren willst, dann suche zum Beispiel nach dem Ölfleckversuch.

Die Masse eines Atoms bringt noch ein Problem mit sich. Mit mehr Protonen und Neutronen wird ein Atom automatisch schwerer. Dadurch kann vermutet werden, dass so auch der Atomradius größer wird. Tatsächlich ist das aber nur in den Gruppen des Periodensystems der Fall.

Innerhalb einer Gruppe, von oben nach unten, werden die Atomradien größer. Von links nach rechts werden die Atomradien kleiner. Der Grund dafür ist, dass die Elektronen, auch wenn es immer mehr werden, vom Atomkern stärker angezogen werden. Die Anzahl der Protonen nimmt nämlich ebenfalls zu.

In den Erklärungen zum Atomkern und Atomaufbau findest Du mehr Informationen darüber.

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 \(351\,u\).

Weitere Gesetze, die mit dem Dalton Atommodell erklärt werden können, sind das „Gesetz der konstanten Proportionen“ und das „Gesetz der multiplen Proportionen“.

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.

Die Erklärungen zur Kernumwandlung sowie Kernfusion und Radioaktivität enthalten mehr Informationen dazu.

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.

Mehr Informationen zu Isotopen erhältst Du in der gleichnamigen Erklärung.

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.

Dalton Atommodell - Das Wichtigste

  • Hauptaussagen des Dalton Atommodell:
    • Das Atom ist das kleinste, unteilbare und als kugelförmig angesehene Teilchen, aus dem Materie bestehen kann.
    • Atome eines Elements sind immer gleich. Somit besitzen alle Atome eines Elements dasselbe Volumen sowie die gleiche Masse.
    • Unterschiedliche Atome gehören zu unterschiedlichen Elementen. Folglich gibt es nur so viele unterschiedliche Atome, wie Elemente existieren.
    • Atome sind unveränderlich. Sie können in chemischen Reaktionen nicht zerstört oder erzeugt werden.
    • Atome ordnen sich bei chemischen Reaktionen neu an. Die Menge der teilnehmenden Atome ist abhängig von den Reaktionspartnern und immer gleich.
  • Einstieg in die Chemie und Physik wird durch das Dalton Atommodell vereinfacht.

  • Einfachheit des Dalton Atommodells ist für Veranschaulichungen sinnvoll.

  • Viele Kernaussagen wurden über 2 Jahrhunderte widerlegt:

    • Atome sind weiter in Atomkern (Protonen und Neutronen) und Atomhülle (Elektronen) unterteilbar.
    • Elemente haben unterschiedliche Atomsorten, die Isotope.
    • Atome können verändert und erzeugt werden.

Nachweise

  1. Lehrerfortbildung-bw.de: Schülerinfo: Dalton und sein Atommodell (26.08.2022)
  2. U-helmich.de: Das DALTONsche Atommodell (26.08.2022)
  3. Chemie.de: Atommodell (26.08.2022)

Häufig gestellte Fragen zum Thema Dalton Atommodel

Das Dalton Atommodell ist das erste entwickelte Atommodell. Es sagt aus, dass die Materie aus einem kleinsten unteilbaren Teilchen besteht, dem Atom.

Genauere chemische sowie elektrische Prozesse, die sich etwa mit dem Atomkern und der Atomhülle befassen, können mit dem Dalton Atommodell nicht erklärt werden.

Unter anderem kann das Dalton Atommodell das Gesetz von der Erhaltung der Masse vereinfacht erklären. Das heißt, dass die Masse der Reaktionspartner gleich der Masse des Produkts ist. 

Bei Reaktionen können die Atome auf beiden Seiten direkt miteinander verglichen werden. Auf beiden Seiten sollten gleich viele Atome sein. Folglich kann erkannt werden, dass die Masse auf beiden Seiten ebenfalls gleich sein sollte.

Finales Dalton Atommodel Quiz

Frage

Nenne die Kernaussagen des Dalton Atommodells.

Antwort anzeigen

Antwort

Das Atom ist das kleinste Teilchen, aus dem Materie bestehen kann. Atome eines Elements sind immer gleich. Unterschiedliche Atome gehören zu unterschiedlichen Elementen. Atome sind unveränderlich. Atome ordnen sich bei chemischen Reaktionen neu an.

Frage anzeigen

Frage

Nenne die Eigenschaften von Atomen nach dem Dalton Atommodell.

Antwort anzeigen

Antwort

Atome sind die kleinsten unteilbaren Teilchen, aus denen jede Materie besteht. Sie können nicht verändert, vernichtet oder zerstört werden. Atome eines Elements haben dasselbe Volumen und dieselbe Masse.

Frage anzeigen

Frage

Nenne, was Atome eines Elements gemeinsam haben.

Antwort anzeigen

Antwort

Jedes Atom eines Elements ist gleich. Sie haben dasselbe Volumen und dieselbe Masse.

Frage anzeigen

Frage

Nenne, was passiert, wenn Atome an einer chemischen Reaktion teilnehmen.

Antwort anzeigen

Antwort

Die Atome, die miteinander reagieren, ordnen sich zu einer neuen Substanz an.

Frage anzeigen

Frage

Nenne, wie Atome mit dem Dalton Atommodell aussehen und dargestellt werden.

Antwort anzeigen

Antwort

Die Atome nach dem Dalton Atommodell sind einfache Kugeln.

Frage anzeigen

Frage

Nenne, welche grundlegende Stärke das Dalton Atommodell hat.

Antwort anzeigen

Antwort

Die Vereinfachung von Atomen zu Kugeln hat den Vorteil, dass nicht essenzielle Ablenkungen weggelassen werden, um sich auf das wesentliche konzentrieren zu können. Außerdem kann der Einstieg von Schüler*innen in die Chemie und Physik somit vereinfacht werden.

Frage anzeigen

Frage

Erkläre, wie das Gesetz von der Erhaltung der Masse mit dem Dalton Atommodell erklärt werden kann.

Antwort anzeigen

Antwort

Mit dem Dalton Atommodell können die Atome auf beiden Seiten einer Reaktion verglichen werden. Dadurch, dass kein Atom verloren gehen kann, kann davon ausgegangen werden, dass die Masse auf beiden Seiten gleich ist.

Frage anzeigen

Frage

Entscheide, welche Kernaussagen des Dalton Atommodells widerlegt wurden.

Antwort anzeigen

Antwort

Atome sind unteilbar.

Frage anzeigen

Frage

Erkläre, inwiefern Atome weiter teilbar sind.

Antwort anzeigen

Antwort

Atome können in einen Atomkern und eine Atomhülle weiter unterteilt werden. Im Atomkern befinden sich Protonen und Neutronen. In der Atomhülle befinden sich Elektronen.

Frage anzeigen

Frage

Erkläre, inwiefern Atome veränderbar sind.

Antwort anzeigen

Antwort

Atome können vom Menschen durch etwa die Prozesse einer Kernfusion oder Kernspaltung verändert werden. Atome können aber auch natürlich zerfallen. Diese Atome sind radioaktiv.

Frage anzeigen

Frage

Erkläre, warum Elemente mehrere Atomsorten besitzen können.

Antwort anzeigen

Antwort

Atome eines Elements können eine unterschiedliche Anzahl an Neutronen besitzen. Dadurch haben sie ebenfalls eine andere Masse.

Frage anzeigen

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