Atombau

Chemie, 8 Atombau

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Lernprogramm

Rutherford

Schalenmodell

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Lernprogramm Rutherford bis PSE v5.2

Hierbei handelt es sich um ein selbst geschriebenes Programm, welches zuerst den Aufbau des Rutherford Versuches erarbeitet. Anhand der Rückschlüsse auf einen massereichen Atomkern wird dann das Atommodell und schließlich der Aufbau des Periodensystems erarbeitet.

Lernprogramm

Das Lernprogramm Rutherford bis PSE wurde von mir mit Hilfe des Mediator 6.0 von der Firma Matchware erstellt. Bis auf die Bilder von Demokrit, Dalton usw. sind alle anderen selber erstellt (also alle Bilder vom Streuversuch und auch die Bilder vom PSE. Daher kann es ohne Bedenken auf Schulcomputern installiert werden. Je nach Netzarchitektur ist es sinnvoller auf den Schülercomputern nur eine Verknüpfung auf den Server zu legen. Bei einem Programmupdate muss so nur dort das Programm erneuert werden und eben nicht auf jedem Computer.

Das Programm ist dabei so aufgebaut, dass zuerst ein Text (manchmal zusammen mit Bildern oder kleinen Animationen) gelesen werden muss. Dazu stellt das Programm eine Frage, welche im Multiple Choice Verfahren beantwortet werden muss. Das Programm zählt die richtigen Antworten mit und gibt am Ende eine Übersicht aus.

Aus Lehrersicht ist es erstaunlich welchen Eifer Schüler entwickeln können hier 100% zu schaffen. Für Didaktiker noch der Hinweis, das es sich hierbei im Prinzip um programmiertes Lernen im Computergewand handelt.

Wenn jemand Interesse an den Quelldaten hat, so bin ich bereit diese auf Nachfrage zur Verfügung zu stellen. So wäre es dann möglich sein eigenes Bild zu verwenden. Großes Interesse hätte ich jemandem das Grundgerüst zur Verfügung zu stellen der dann einen eigenen Quiz erstellt (z.B. zu Säuren und Basen).

Hinweise zu den Programm Versionen: ändert sich die Zahl vor dem Punkt, so ist dringend zu einem Update zu raten. Bei Änderungen an den Nachkommastellen sind die Änderungen nur geringfügig.

To do List

	Feinere Abstufung meiner Gesichter beim Punktestand(Änderung bei 50%, 75% und 90%)
	Beheben eines Fehlers bei den Kartenziehspielen, welcher bei Laptops mit Touchpad auftritt. Lässt sich durch den Resetbutton aber umgehen. Hierfür ist mir aber noch keine Lösung bekannt.

Unterschiede von 5.1 auf 5.2

	Hintergrund eines Bildes vom Punktestand auf transparent gesetzt.
	Abfrage zur Neutronenzahl von Aluminium korrigiert.

Unterschiede von 5.0 auf 5.1

Abfrage zur Neutronenzahl von Aluminium nochmals korrigiert.

Unterschiede von 4.0 auf 5.0

	Abfrage zur Modellvorstellung verbessert (früher reichte es, dass die Lösung den Buchstaben a enthielt, jetzt muss sie auch a oder A lauten.
	Abfrage zur Neutronenzahl von Aluminium korrigiert.
	Nun ist es möglich innerhalb eines Lernkurses mit Abbruch zum Punktestand zu kommen.
	Die Seite Punktestand wird ganz in den Mittelpunkt gestellt.
	2 Rechtschreibfehler korrigiert.

Unterschiede von 3.0 auf 4.0

	Es ist nun nicht mehr möglich durch sehr schnelles Klicken mehr als 100% zu bekommen.
	Die Smilies wurden eingefügt.
	Eine erklärende Startseite wurde eingefügt.
	Menüführung geändert. Die Seite Punktestand rückt mehr in Zentrum.

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Rutherford

Nach der Entdeckung der elektrischen Ladungen und der Reibungselektrizität erweiterten die Physiker der damaligen Zeit das Modell zu einer anderen Modelltheorie:
die Masse des Atoms, genau wie die positive Ladung, sei gleichmäßig über das Atom verteilt und darin seien die negativ geladenen Elektronen wie die Rosinen in einem Teig eingebettet (Rosinenkuchenmodell - Thomson 1897)

Was würde wohl passieren, wenn man eine dünne Goldfolie, hunderte von Atomlagen stark, mit positiv geladenen Bruchstücken aus einem radioaktiven Zerfall (Alpha-Teilchen, 2 fach positiv) beschießen würde?

Rutherford beobachtet die "Einschläge" der Alpha-Teilchen auf einem Szintillationsschirm, der aufblitzt, wenn ein Teilchen auftrifft.

	würden diese Teilchen an der massiven "Atommauer" abprallen und zurückgeworfen werden?
	würden sie energiereich genug sein, die Wand zu durchdringen und kaum aus ihrer Richtung abgelenkt werden, weil die positive Ladung gleichmäßig verteilt ist und die leichten Elektronen kaum stören?
	würde gar etwas Unerwartetes passieren?

Auf Teilchen, die sehr weit am Kern vorbeifliegen, übt der Atomkern fast keine Kräfte aus. Sie fliegen praktisch ungehindert durch das Atom hindurch.

Teilchen, die näher am Kern vorbeifliegen werden je nach Ladung von diesem mehr oder weniger stark abgestoßen (Teilchen positiv geladen) oder angezogen (Teilchen negativ geladen).
Sie werden aus ihrer ursprünglichen Richtung abgelenkt, und zwar um so mehr, je näher sie dem Kern kommen. (Streuung)

Ein positiv geladenes Teilchen auf "Kollisionskurs" wird auf dem Weg zum Kern immer mehr abgebremst und kehrt schließlich um. (Rückstreuung)

Je energiereicher es ist, um so näher kann es dem Kern kommen. Da der Kern sehr klein ist, passiert das sehr selten.

Schalenmodell

Beispiele für zweidimensionale Modelle der ersten 10 Elemente:

Beispiel für ein dreidimensionales Modell des Elements Natrium:

Maße eines mittelgroßen Atoms im Original und in modellhafter Vergrößerung:

Zur Zeit findet sich hier auch ein Programm, welche die Braun´sche Molekularbewegung simuliert. Zu sehen ist eine große Kugel (z.B. Aluminiumstaubteil) welche durch die Stöße der sie sie umgebenden Flüssigkeit (welche aus viel kleineren Molekühlen besteht) langsam in die eine oder andere Richtung zittert.

Das Copyright für dieses Applet liegt bei Michael Fowler University of Vergina

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letzte Änderung: 04.09.2006