Atom

Was ist ein Atom?

Atome sind grundlegende Bausteine, aus denen sämtliche Materie besteht – ganz gleich, ob es sich dabei um feste, flüssige oder gasförmige Stoffe handelt. Etymologisch gesehen stammt der Begriff Atom aus dem Griechischen und bedeutet „unteilbar“.

Wie sind Atome aufgebaut?

Jedes Atom besteht aus einem Atomkern und einer Atomhülle. Der Kern ist dabei der Bestandteil des Atoms, in dem sich die meiste Masse – genauer gesagt über 99,9 % der gesamten Atommasse – konzentriert. Im Gegensatz dazu steht die geringe Größe des Kerns. Denn sein Durchmesser beträgt nur rund ein Zehntausendstel des ganzen Atomdurchmessers. Entsprechend enthält die Atomhülle weniger als 0,1 % der Masse, bestimmt aber die Größe des Atoms.

Der Atomkern wiederum setzt sich aus positiv geladenen Protonen und elektrisch neutralen Neutronen zusammen. Zusammenfassend werden diese beiden Bestandteile des Atomkerns auch als Nukleonen bezeichnet. In der Atomhülle befinden sich negativ geladene Elektronen. Weil die Hülle also negativ und der Kern positiv geladen ist, kommt eine elektrostatische Anziehung zwischen ihnen zustande. Normalerweise hat ein Atom genauso viele Protonen wie Elektronen. Man geht also insgesamt von einem elektrisch neutralen Grundzustand des Atoms aus, bei dem zwischen positiv geladenen Protonen und negativ geladenen Elektronen ein Gleichgewicht herrscht. Ist dies nicht der Fall, handelt es sich um ein Ion. Bei negativer Gesamtladung bezeichnet man dieses genauer als Anion und bei positiver Gesamtladung als Kation.

Die Anzahl der Protonen bestimmt außerdem, zu welchem chemischen Element das Atom gehört. Diese Anzahl wird durch die Ordnungszahl des Elements angegeben. Eine entscheidende Atomeigenschaft besteht daher auch darin, jedem Element seine charakteristische Masse und Größe zuzuordnen. Darüber hinaus sind Atome für die Reaktions- und Bindungsfreudigkeit der verschiedenen Stoffe verantwortlich.

Wie kann mithilfe von Atomen Energie gewonnen werden?

Atome weisen einige charakteristische Eigenschaften auf, die für die Energiegewinnung genutzt werden können. Einer der bekanntesten Prozesse ist dabei die Kernspaltung, mit deren Hilfe Unmengen von Energie freigesetzt werden können – wobei allerdings die Nutzung von Atomkraftwerken seit Jahren einen internationalen Streitpunkt darstellt. Die Umsetzbarkeit der Kernspaltung wurde im Jahr 1938 bei einem Experiment am Kaiser-Wilhelm-Institut für Chemie in Berlin durch Otto Hahn und Fritz Straßmann erstmals nachgewiesen. Bei einer Kernspaltung wird ein Atomkern unter Energiefreisetzung in zwei Teile zerlegt. Nachdem der Atomkern mit einem entsprechenden Teilchen beschossen wurde, entstehen sogenannte Spaltprodukte, welche kinetische Energie aufweisen. Außerdem werden Neutronen freigesetzt, die eine Kettenreaktion in Gang setzen können. Auf der kontrollierten Nutzung solcher Kettenreaktionen basiert die Funktionsweise von Kernreaktoren. Dabei werden die Spaltprodukte freigesetzt und anschließend abgebremst, wobei Wärmeenergie entsteht.