Atommodell und elektrische Ladung

Atome sind die groben Baubestandteile des Universums und können Träger elektrischer Ladung sein.

Die elektrische Ladung Q bezeichnet die Elementarteilchen, welche eine elektromagnetische Wechselwirkung verursachen.

Bei einem zeitlich konstanten Strom gilt:

Elektrische Ladung kann positiv oder negativ sein. Gleiche Ladungen (positiv und positiv oder negativ und negativ) stoßen sich ab, ungleiche Ladungen (positiv und negativ) ziehen sich an und erstreben einen Ladungsausgleich.

Die durch die elektrische Ladung wirkenden Kräfte der Anziehung bzw. Abstoßung werden Coulomb-Kräfte (nach Charles Augustin Coulomb, 1736-1806) genannt. Die Einheit für Coulomb ist C, ein Einheitszeichen nach dem Internationalem Einheitssystem SI.

Ein Coulomb ist die Stromstärke von einem Ampere in der Sekunde.
1C = 1A * 1s

Atome bestehen aus drei Hauptteilchen: Neutronen, Protonen und Elektronen

Neutronen haben die größte Masse, dicht gefolgt von Protonen. Elektronen sind wesentlich kleiner (ca. 2000 fach kleiner als ein Neutron).
Neutronen sind nicht geladen, Protonen und Elektronen positiv bzw. negativ geladen.

Der Atomkern besteht aus Protonen und Neutronen.

Als einfachstes Atom gilt das Wasserstoffatom (H), welches einen Atomkern bestehend aus einem Proton und einem oder zwei (abhängig vom Isotop) Neutronen hat, und einem Elektron.

Um den Kern herum kreisen Elektronen in Umlaufbahnen, welche eine Atomhülle (oder auch Schale) bilden. Die Atomhülle grenzt ein Volumen ab, welches um ein vielfaches größer ist, als das des Atomkernes.

Ein Atom hat grundsätzlich eine gleiche Menge von Protonen und Elektronen, demnach eine elektrische Neutralität.

AtomKLMNOPQ
Wasserstoff (H)1
Helium (He)2
Lithium (Li)21
Bor (B)23
Sauerstoff (O)26
Fluor (F)27
Neon (Ne)28
Natrium (Na)281
Aluminium (Al)283
Silizium (Si)284
Phosphor (P)285
Kupfer (Cu)28181
Silber (Ag)2818181
Gold (Au)281832181
Uran (U)2818322192

Während die inneren Umlaufbahnen (sofern mehr als die erste Laufbahn mit Elektronen besetzt ist) in den meisten Fällen mit Atomen voll besetzt sind, ist die letzte Laufbahn nicht unbedingt (beispielsweise bei Lithium, Sauerstoff, Aluminium oder Kupfer) voll mit der möglichen Anzahl an Elektronen besetzt.

Die äußerste Laufbahn ist für das elektrische Verhalten von ausschlaggebender Bedeutung.
Diese sogenannte Valenzschale besitzt Elektronen (Valenzelektronen), welchen eine bestimmte Energie zugeordnet werden kann.

Zum Tragen kommt diese Energie bei der Ionisierung, welche bei hoher Energieeinwirkung auf das Atom eintritt. Ionisierung heißt, dass ein Atom ein Elektron aufnimmt oder abgibt und damit elektrisch nicht weiter neutral ist. Das Atom wird so zum Ion.

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