Atommodelle - Von der Antike bis zur Quantenphysik der Atomhülle

Atommodelle

Gymnasium

Physik

11. | 12. Klasse

16 Unterrichtsstunden

Beschreibung

Atome sind winzige Teilchen − diese Vermutung hatte schon der griechische Philosoph Demokrit (450 v. Chr.). Deshalb gab er diesen Teilchen den griechischen Namen „atomos“ − das Unteilbare. Seine „Atomvorstellung“ hielt sich bis in das 18. Jahrhundert − erst dann wurden seine Gedanken wieder aufgegriffen und mit dem „Dalton’schen Atommodell“ erstmals modifiziert. Es sollten aber noch fast 200 Jahre vergehen, bis mit den ab den 1920er-Jahren gewonnenen Erkenntnissen der modernen Quantenphysik das heutige „Quantenphysikalische Atommodell“ entstehen konnte.
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Kompetenzen

Klassenstufe:11/12
Dauer:16 Unterrichtsstunden
Kompetenzen:Texte erfassen, Probleme formulieren, Vermutungen äußern, Lösungen abschätzen, Ergebnisse reflektieren, physikalische Gesetzmäßigkeiten anwenden und umformen
Thematische Bereiche:Elektronen im linearen und dreidimensionalen Potentialtopf, Aufenthaltswahrscheinlichkeiten, Quantenphysik der Atomhülle
Medien:Arbeitsblätter, Grafiken und Diagramme, Internet, Taschenrechner

Inhaltsangabe

Ab = Arbeitsblatt, Lv = Lehrerversuch

1.−2. Stunde

Thema:Atomvorstellungen von Demokrit bis Rutherford
M 1 (Ab)Die Atommodelle von Demokrit, Dalton und Thomson
M 2 (Ab)Atommodell von Rutherford

3.−5. Stunde

Thema:Linienspektren und weitere Überlegungen zum Aufbau der Atomhülle
M 3 (Ab)Balmer-Serie und Energieniveaus des Wasserstoffatoms (H-Atoms)
M 4 (Ab)Lichtquanten und Energiestufen
M 5 (Ab)Vorüberlegungen zum Bohr’schen Atommodell
M 6 (Ab, Lv)Franck-Hertz-Versuch zur Bestätigung von Energiestufen

6.−7. Stunde

Thema:Bohr’sches Atommodell
M 7 (Ab)Herleitungen und Berechnungen zum Bohr’schen Atommodell

8.−11. Stunde

Thema:Überlegungen zum quantenmechanischen Atommodell
M 8 (Ab)Vorüberlegungen zur Quantenphysik der Atomhülle
M 9 (Ab)Das Modell des linearen Potentialtopfes
M 10 (Ab)Aufenthaltswahrscheinlichkeit für das Elektron im Potentialtopf

12.−16. Stunde

Thema:Quantenphysik des Wasserstoffatoms
M 11 (Ab)Die Quantenphysik der Atomhülle des H-Atoms

Minimalplan

In Anbetracht der Tatsache, dass etwa im gymnasialen Lehrplan Physik für Bayern die Thematik mit einem Umfang von ca. 21 Stunden veranschlagt wird, ist ein Minimalplan mit deutlicher Reduktion der Stundenzahl kaum oder nur schwer durchführbar.

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