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Aufgabensammlung für das Fach Chemie in der Schule

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Bohr'sches Atomodell oder Orbitalmodell - Welches Atommodell benötigt man wofür?

 Atommodelle sind Bilder, mit deren Hilfe man sich die Eigenschaften und das Verhalten von chemischen Elementen und Verbindungen zu erklären versucht. Je mehr sich diese Modelle den realen Verhältnissen im Atom zu nähern versuchen, desto komplexer werden diese und  desto schwieriger wird das Verständnis der zugrundeliegenden  Theorie sowohl vom atomphysikalischen und mathematischen Hintergrund. Die in der Schule verwendeten Atommodelle sind in der Regel stark verkürzte Darstellungen dieser Modelle und versuchen dem Schüler das Verständnis dieser komplexen Zusammenhänge teilweise durch phänologische Plausibilitätserklärungen zu ermöglichen.

Das Dalton'sche Atommodell
Dieses ist fast immer das erste Atommodell, auf das in der Schulchemie zurückgegriffen wird. Es betrachtet das Atom einfach als kleinstes, unteilbares Teilchen und dient der Erklärung  des Gesetzes der konstanten Massenverhätnisse. (Proportionen) sowie einiger leicht verständlicher Eigenschaften der Aggregatzustände fest-flüssig-gasförmig.

Das Bohr'sche Atommodell
Das Bohr'sche Atommodell beschreibt die Elektronenhülle genauer und formuliert für sie Gesetzmäßigkeiten.
Diese Modell betrachtet das Atom etwas genauer und differenziert aufbauend auf verschiedenen Vorläufern (Rutherford) zwischen dem Atomkern und der Atomhülle. Im Atomkern ist mit Protonen und Neutronen fast die gesamte Masse des Atoms vorhanden. In der Atomhülle befinden sich die Elektronen, die mit ihrer negativen Ladung die positive Ladung des Kerns ausgleichen. Damit die Elektronen aufgrund der Anziehung zwischen entgegengesetzten Ladungen nicht in den Kern stürzen, sollen sie sich in Kreisbahnen ("Schalen") um den Kern bewegen. (Schon Bohr war bekannt, dass diese aufgrund physikalischer Gesetze nicht möglich war - er postulierte deshalb die Stabilität des Atomkerns trotz dieser Widersprüche - Bohr'sches Postulat)
Das Bohrsche Atommodell erklärt die beobachtete Stabilität bestimmter Elektronenkonfigurationen und  führt chemische Reaktionen auf die Bildung eben dieser Elektronenkonfigurationen zurück. (Oktettregel)

Das Orbitalmodell
Ausgehend vom Welle-Teilchen-Dualismus beschreibt diese den Aufbau der Elektronenhülle im Einflußbereich des Atomkerns als stehende Welle, die den Bereich der Aufenthaltswahrscheinlichkeit eines Elektrons beschreibt: Daraus  folgt  dann die Form der Orbitale: Orbitale von s-Elektronen sind kugelförmig, die von p-Elektronen hantelförmig. Mit Hilfe dieses Orbitalmodells lassen sich viele Reaktionen wesentlich zufriedenstellender erklären ebenso wie der räumliche Bau vieler Moleküle. Die dahinterstehende Theorie ist allerdings sehr komplex. (Sie gilt im Übrigen streng nur für eine "Ein-Elektronensystem" )

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