Kern-Hülle-Modell nach Rutherford

Als der britische Physiker Ernest Rutherford (1871 - 1937) experimentelle Untersuchungen zur Streuung von Alpha - Strahlung vornahm, entwickelte er ein Atommodell, das Kern-Hülle-Modell. Rutherford ging bei diesem Atommodell davon aus, dass sich Elektronen ähnlich wie Planeten um die Sonne in elliptischen Bahnen um einen Atomkern bewegen. Sein Modell gilt historisch als bedeutsamer Schritt in der Wissenschaft, wurde aber bereits im Jahr 1913 vom Atommodell nach Niels Bohr abgelöst.

Das Kern-Hülle-Modell nach Rutherford stand in Übereinstimmung mit folgenden Erkenntnissen, die die Wissenschaft im Laufe der letzten Jahrzehnte zuvor gewonnen hatte:

1) In einem Atom ist die Masse nicht regelmäßig verteilt, sondern konzentriert sich auf den Atomkern.

2) Der Atomkern ist positiv geladen, während in der Atomhülle negative Ladungen vorzufinden sind. Insgesamt sind beide Ladungsarten in gleichem Maße vorhanden, sodass das Atom nach außen hin eine neutrale Ladung besitzt.

3) Der Atomkern besitzt nur einen außerordentlich kleinen Radius im Vergleich zur Atomhülle, ist also sehr klein.

Wie eben schon genannt war das Kern-Hülle-Modell wissenschaftlich ein sehr bedeutsamer Schritt, insgesamt aber dennoch nicht widerspruchsfrei war, selbst im Vergleich zu den Erkenntnissen der damaligen Zeit.

 

Folgende Vor- und Nachteile bietet das Kern-Hülle-Modell nach Rutherford:

 

 

Vorteile:


1) Mit dem Modell lassen sich Streuversuche erklären, die in den Jahren vorher durchgeführt wurden und ergaben, dass Alpha-Strahlen, die aus doppelt positiv geladenen Heliumkernen bestanden, dünne Goldfolien zum größten Teil gerade durchdringen und nur ein kleiner Teil der Strahlen abgelenkt oder reflektiert wurde.

2) Es war dafür geeignet, die Ladungsverteilung und Masseverteilung in einem Atom in befriedigender Weise zu erklären.

 

Nachteile: 


1) Es war zur damaligen Zeit schon bekannt, dass jedes Element charakteristische Spektrallinien besitzt. Die Entstehung und die Unterschiede dieser Spektrallinien können mit dem Kern-Hülle-Modell von Rutherford nicht erklärt werden.

2) Das Kern-Hülle-Modell kann die Stabilität von Atomen nicht erklären. Wenn man davon ausgeht, dass sich jedes Elektron auf elliptischen oder kreisförmigen Bahnen um den Atomkern bewegt, treten sogenannte Radialbeschleunigungen auf. Die Elektronen werden beschleunigt und senden elektromagnetische Wellen aus. Dies wiederum bedeutet, dass das Elektron über die Zeit kontant Energie verlieren müsste und damit zwangsläufig irgendwann in den Atomkern stürzen würde. 

Daher stand schon nach kurzer Zeit fest, dass das Kern-Hülle-Modell bestimmte experimentelle Ereignisse erklären kann, andere aber absolut gar nicht. Eine Weiterentwicklung über die Jahre war abzusehen und vollzog sich im Jahre 1913 mit der Veröffentlichung des Atommodells nach Niels Bohr.