Benutzer:Birgit Lachner/Atom

Alles um uns herum ist aus Atomen aufgebaut. Pflanzen, Tiere, Menschen, Erde, Luft, die Sonne und was es sonst noch alles gibt. Außer Atomen gibt es nichts anderes. Die Atome sind aber so klein, dass man sie weder mit den Augen noch mit den stärksten Mikroskopen sehen kann. Der Name "Atom" leitet sich von dem griechischen Wort "atomos" her, was "das Unzerschneidbare" oder "das Unteilbare" bedeutet. Der Name stammt von den griechischen Philosophen Leukipp und Demokrit, die vor etwa 2500 Jahren gelebt haben. Damals gab es noch keine Forscher wie heute. Philosophen dachten über um Beobachtungen in der Natur nach und versuchten diese zu erklären.

Ein Bild mit Kohlenstoffatomen, dass mit einem Rastertunnelmikroskop erzeugt wurde.

Wie klein sind Atome denn wirklich?

Atome sind viel kleiner, als man es sich vorstellen kann. Man müsste 10 Millionen Atome, also 10 mal 1000 mal 1000 Stück, hintereinander legen, um eine Länge von 1 Millimeter zu haben.

Weil sie so klein sind kann man sie auch nicht sehen. Es gibt auch kein Mikroskop, mit dem man ein einzelnes Atom betrachten könnte.

Woher weiß man aber, wie die Atome aussehen?

Eigentlich kann man Atom gar nicht sehen, denn sie sind zu klein. Erst wenn viele Atome zusammen vorliegen kann man sie sehen. So enthält Luft auch Atome, aber da sie alle getrennt herumschwirren können wir sie nicht sehen.

Das Bild rechts soll Atome zeigen, tatsächlich ist es aber nur ein Bild, das von einem Computer erzeugt wurde. Mit einer Art elektrischen Finger wird die Oberfläche eines Gegenstandes abgetastet und der Computer erzeugt daraus ein Bild. Ein solches Gerät nennt man Rastertunnelmikroskop.

Sind Atome wirklich unteilbar?

Der Name "Atomos" beruhte auf einer Vermutung. Denn vor 2500 Jahren hatte man noch keine Geräte, um etwas anderes nachzuweisen. Mit Hilfe dieser kleinen, unteilbaren Teilchen, konnte man aber viele Beobachtungen aus der Natur erklären.

Allerdings stellte ein englischer Physiker namens Joseph John Thomson 1897 fest, dass es noch kleinere Teilchen gibt. Sie bekamen den Namen Elektronen und wurden als ein Bestandteil der Atome erkannt. Sie sind auch für den elektrischen Strom verantwortlich.

Animation zum sogenannten Kern-Hülle-Modell eines Atoms

Später entdeckte man noch Protonen und Neutronen als Atombestandteile, die etwas größer als Elektronen sind. Inzwischen geht man von einem Aufbau wie in dem kurzen Film rechts dargestellt aus.

• In der Mitte des Atoms gibt es einen festen Kern, der Protonen und Neutronen enthält.
• Eine sogenannte Hülle entsteht dadurch, dass die Elektronen um den Kern herumschwirren wie Planeten und die Sonne.

Eines der Messgeräte im CERN, dass über 20 m hoch ist. Beachte die Größe der Menschen davor.

Inzwischen hat man noch viel mehr, noch kleinere, Teilchen gefunden. Dabei ist aber ein riesiger Aufwand notwendig. In der Schweiz gibt es die Forschungsgemeinschaft CERN. Sie haben einen unterirdischen Tunnel, der etwa 27 km lang ist. Dort wird nach noch kleineren Teilchen gesucht, aber man benötigt dafür riesige Messgeräte. Die Quarks sind solche Teilchen, die kleiner als Elektronen und Protonen sind.

Wieviele Atome gibt es?

Natürlich kann man Gesamtanzahl nicht zählen. Denn sie sind ja zu klein und man kommt ja nicht überall hin, wo Atome sind. Denn auch die fernen Sterne bestehen aus Atomen. Physiker haben aber versucht die Zahl ungefähr zu berechnen. Sie schätzen die Gesamtzahl der Atome im gesamten Universum auf unglaubliche 10000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000 Stück.

Überschaubarer ist dagegen die Anzahl der verschiedenen Arten an Atomen. Davon sind im Jahr 2014 nur 118 bekannt. Es gibt einige Stoffe, die nur aus einer Sorte von Atomen bestehen. Das sind die sogenannten Elemente. Man darf das aber nicht mit den Elementen Feuer, Wasser, Luft und Erde verwechseln. Im Mittelalter dachte man, alles ist aus diesen vier Elementen aufgebaut. Die modernen Naturwissenschaften hat diesen Begriff übernommen aber anderes erklärt.

Weil es 118 Atomsorten gibt, hat man also 118 Elemente. Einige wirst du sicher mit ihrem Namen kennen:

• Eisen ist ein wichtiger Werkstoff.
• Sauerstoff ist der wichtige Luftbestandteil., den wir zum Atmen brauchen.

Was bedeutet die Formel H2O?

Wie du schon weißt, ist alles um uns herum aus Atomen aufgebaut. Elemente wie Eisen oder Gold enthält nur eine Sorte von Atomen. Die meisten Stoffe enthalten aber verschiedene Atome.

Da gibt es die Gemische, wie die Luft. Sie enthält zum Beispiel Luft Atome der Elemente Sauerstoff, Stickstoff. Auch Bronze ist ein Gemisch, dass Kupfer- und Zink-Atome enthält.

Bei anderen Stoffen habe sich verschiedene Atomsorten fest miteinander verbunden und man hat viele kleine, immer gleiche Atompäckchen. Das sind die Moleküle. Bekannte Stoffe, die Moleküle enthalten sind zum Beispiel das Wasser und Zucker. H₂O ist eine spezielle Schreibweise der Chemiker für das Wassermolekül. Damit wird angegeben, dass das Wassermolekül aus 2 Atomen Wasserstoff und einem Sauerstoffatom zusammengesetzt ist.

Was ist Atomkraft?

Eigentlich sind Atome sehr stabil und gehen nicht kaputt. Man hat aber inzwischen Atomsorten gefunden, die kaputt gehen können. Da Atome ja aus noch kleineren Teilchen bestehen, kann man das gut erklären. Der Grund ist, dass der Atomkern zu groß ist, um zusammenzuhalten. Das Atom oder genauer der Atomkern zerfällt und einige Bestandteile des Atoms fliegen weg. Das nennt man auch Radioaktivität oder radioaktive Strahlung. Diese ausgestoßenen Teilchen sind sehr schnell und das nutzt man aus, um daraus Energie zu gewinnen. Die Energie wird als Wärme in Wasser aufgefangen. Da dabei der Kern kaputt geht, sagt man neben Atomkraft auch Kernkraft.

Warum ist Atomkraft gefährlich?

Leider kann die Nutzung der Atomkraft gefährlich sein. Es gab schon einige Unfälle in Atomkraftwerken. Das letzte große Unglück geschah im Jahr 2011 im Atomkraft von Fukushima auf Japan.

Der Grund für die Gefährlichkeit sind die radioaktiven Strahlen. Die schnellen Teilchen mit viel Energie können auch Körperzellen zerstören, was zu Krebs führen kann. Besonders schlimm ist es, wenn man radioaktive Atome in den Körper aufnimmt. Das kann nach einem Unfall in einem Atomkraftwerk passieren, da bei der Explosion viele Atome freigesetzt werden, die radioaktiv sind. Wenn diese radioaktiven Atome auf Gemüse oder Obst gelangen, kann es sein, dass man sie isst. Im Körper aufgenommen trifft einem die Strahlung direkt von innen heraus, was noch gefährlicher ist.

Viele Forscher sind übrigens am Anfang der Erforschung der Atome an den Folgen einer radioaktiven Verstrahlung gestorben. Man wusste noch nicht, wie gefährlich sie ist.

Und was ist eine Atombombe?

Der Atompilz nach dem Abwurf der Bombe über Nagasaki

Atomkraftwerke sind nicht ganz ungefährlich. Allerdings möchte man dabei die Atomkraft friedlich für die Energie-Gewinnung gewinnen. Was als Unfall in einem Atomkraftwerk passieren kann, nutzt man bei Atombomben, um eine große Zerstörung zu bewirken. Man hat eine sehr starke Explosion und es werde viele radioaktive Atome frei, die für die Menschen gefährlich sind. So sind Atombomben noch nach der Explosion sehr gefährlich.

Deshalb sind die meisten Länder der Meinung, dass man Atombomben nicht mehr bauen sollte. Es gibt aber immer noch viele Atombomben. Die größeren Länder behalten sei, weil sie sich verteidigen wollen, wenn andere Länder sie bedrohen. Bisher wurden erst zwei Atombomben von Amerikanern über Japan abgeworfen. In den getroffenen Orten Hiroshima und Nagasaki starben über 100.000 Menschen.