Ernest RUTHERFORD (1871 - 1937) wollte überprüfen, ob Atome wirklich so aufgebaut sind, wie sein Kollege THOMSON angenommen hatte. Dazu beschoss er eine dünne Folie aus Gold-Atomen mit alpha-Strahlen. Diese Strahlen entstehen beim radioaktiven Zerfall bestimmter Elemente wie Uran und bestehen aus zweifach positiv geladenen Helium-Atomen (fast hätte ich geschrieben: Helmich-Atomen).
Wären die Gold-Atome rosinenkuchenartig aufgebaut, so sollten sämtliche alpha-Teilchen ungehindert die amorphe positive Masse der Atome durchdringen.
RUTHERFORD machte aber die folgende Entdeckung: Nur ca. 99% der alpha-Teilchen gingen ungehindert und geradlinig durch die 4000 Schichten von Gold-Atomen durch, aus denen die dünne Folie bestand. Aber ein paar der massiven alpha-Teilchen wurden abgelenkt oder sogar vollständig reflektiert.
RUTHERFORD staunte nicht schlecht, als er diese Ergebnisse sah. Ich zitiere aus der englischen Wikipedia: "It was quite the most incredible event that has ever happened to me in my life. It was almost as incredible as if you fired a 15-inch shell at a piece of tissue paper and it came back and hit you."
RUTHERFORDs Schlussfolgerung aus diesem berühmten Streuversuch: Atome bestehen keineswegs aus einer leicht durchdringbaren amorphen positiven Masse, in die Elektronen eingebettet sind, sondern die positiven Ladungen sind in einem extrem winzigen Atomkern konzentriert, während sich die Elektronen in der Atomhülle frei bewegen können.
Hier sieht man ein Beryllium-Atom (4 Protonen, 4 Elektronen) nach dem Kern-Hülle-Modell von RUTHERFORD gezeichnet.
Das Kern-Hülle-Modell
- Atome bestehen aus kleinen,
massiven, unteilbaren Kugeln. - Jedes Element besteht aus einer eigenen Atomsorte. Es gibt also genau soviele Atomsorten, wie es Elemente gibt.
- Jede Atomsorte hat einen bestimmten Radius und eine bestimmte Masse.
- Chemische Reaktionen sind Teilchengruppierungen: Bei einer Reaktion gruppieren sich die Atome der Ausgangsstoffe lediglich um. Weder werden Atome vernichtet, noch entstehen neue.
- Atome enthalten eine gleiche Anzahl von positiv geladenen Protonen und negativ geladenen Elektronen, daher sind Atome nach außen hin elektrisch neutral.
- Die Protonen sind in einem winzigen Atomkern konzentriert, die Elektronen befinden sich weiter außen in einer Elektronenhülle.
- Atome können Elektronen abgeben und werden dann zu elektrisch positiv geladenen Kationen.
- Atome können Elektronen aufnehmen und werden dann zu elektrisch negativ geladenen Anionen.
Im Vergleich zum THOMSONschen Modell musste nicht viel geändert werden; fast alle Aussagen können übernommen werden. Nur die Existenz von Protonen ist neu, und die Tatsache, dass sich die Protonen in einem Atomkern konzentrieren.