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Atom

Eine Illustration des Heliumatoms im Grundzustand, die den Atomkern (rosa) und die Aufenthaltswahrscheinlichkeit der Elektronen (schwarz) darstellt. Der Heliumkern (oben rechts) ist in der Realität kugelsymmetrisch. Das ist für manche größere Atomkerne anders. Der schwarze Balken ist ein Ångström lang, was 10 −10 m oder 0,1 nm entspricht.

Die Atome sind Grundbausteine der Materie. Sie sind die kleinste Einheit, in die sich Materie mit chemischen oder mechanischen Mitteln zerlegen lässt. Der Name „Atom“ leitet sich vom griechischen ἄτομος/átomos, α-τεμνω ab, was „das Unzerschneidbare“ bedeutet. Anfang des 20. Jahrhunderts wurde entdeckt, dass Atome aus einer Atomhülle aus Elektronen und einem Atomkern aus positiv geladenen Protonen und ungeladenen Neutronen bestehen.

Elektronen sind durch die elektromagnetische Wechselwirkung an einen oder mehrere Atomkerne gebunden. Dadurch entstehen die im Alltag bekannten chemischen Verbindungen. Deren Struktur und chemische Eigenschaften hängen wegen der Austauschwechselwirkung von der genauen Anzahl der Elektronen ab. Deshalb werden Atome, die im neutralen Zustand dieselbe Anzahl Elektronen besitzen, zu einem Element zusammengefasst.

Verglichen mit alltäglichen Gegenständen sind Atome mit einem Durchmesser von etwa 0,1 nm winzig klein und deutlich kleiner als die Wellenlänge des Lichts. Einzelne Atome

können daher nur mit speziellen Hilfsmitteln wie dem Rastertunnelmikroskop beobachtet werden. Entsprechend klein ist die Masse eines Atoms. Ein Wasserstoff-Atom wiegt ca. 10 −27 kg. Dabei sind über 99,9 % der Masse im Atomkern konzentriert.

Entdeckungsgeschichte

Philosophische Überlegungen

Das Konzept, dass Materie aus diskreten Grundeinheiten aufgebaut ist und nicht in beliebig kleine Stücke zerteilt werden kann, existiert seit Jahrtausenden, aber diese Ideen beruhten auf abstrakten philosophischen Überlegungen und nicht auf empirischer experimenteller Untersuchung. Die den Atomen in der Philosophie zugeschriebenen Eigenschaften variierten stark je nach philosophischer Schule, insbesondere zu verschiedenen Zeiten und in verschiedenen Kulturen. Dennoch wurde die Grundidee des Atoms Jahrtausende später von Wissenschaftlern übernommen, weil sie eine elegante Erklärung für neue Entdeckungen in der Chemie bot.

Kursmünze aus Griechenland mit Demokrit und Atomdarstellung

Die früheste bekannte Erwähnung des Atomkonzepts in der Philosophie stammt aus dem 6. Jahrhundert v. Chr. aus Indien. Die Nyaya- und Vaisheshika-Schulen entwickelten ausgearbeitete Theorien, wie sich Atome zu komplexeren Gebilden zusammenschlössen (erst in Paaren, dann je drei Paare). Die Atomvorstellung in der griechischen Philosophie ist erstmals von Leukipp überliefert, dessen Schüler Demokrit seine Vorstellungen systematisierte. Etwa 450 v. Chr. prägte Demokrit den Begriff átomos ,