Die Chemie der ATOMKERNE

Die Aussage im Titel dieses Artikels ist nach heutigem Stand der Wissenschaft falsch und ein Prüfling würde bei einer Prüfung in Physik oder Chemie glatt durchfallen. Vielmehr geht die Wissenschaft seit mehr als 100 Jahren von einer „Chemie der Atomhülle“ aus. In allen Beiträgen zu diesem Thema im Internet und in der Printliteratur wird dieses Bild ausführlich dargestellt. Es ist das Bild eines Kern-Hülle-Atoms mit einem Elektronensystem in einer überdimensionalen Atomhülle. Mit den Elektronen lassen sich dann scheinbar alle chemischen Eigenschaften der Atome und ihre Bindungen zu anderen Atomen erklären. Der Atomkern bleibt dabei mehr oder weniger „außen vor“.

Ernest Rutherford postulierte 1911 ein in Kern und Hülle zweigeteiltes Atom. Mit der Trennung von Kern und Hülle ging die Trennung der elektrischen Ladungen der Atombestandteile einher. In der wissenschaftlichen Vorstellung gibt es seither einen elektrisch positiven Atomkern getrennt von elektrisch negativen Elektronen in einer Atomhülle. Dieses Modell wurde zu einer Zeit entworfen, als die Bausteine des Atomkerns noch nicht entdeckt waren. Niels Bohr und andere entwickelten das Rutherfordsche Atommodell in den 1910er und 1920er Jahren weiter.  Dabei konstruierten sie ein Elektronensystem, das die chemischen Eigenschaften der Atome erklären sollte.

Dieses Elektronensystem außerhalb des Atomkerns war von Anfang an ein fiktives System. Indem man aber z.B. die Ordnungszahlen des PSE und die von Atomen bekannten Effekte in dieses Elektronensystem einbaute, erschien das Elektronensystem prinzipiell „richtig“.  Die Elektronen sollten danach Plätze in einem Raumbereich einnehmen, der bei einer Anzahl von zwei oder acht Elektronen als vollständig besetzt galt und als Edelgaskonfiguration bezeichnet wurde. Spätestens mit der Quantenphysik ab 1925 wurde diese Vorstellung eines Elektronen- bzw. Besetzungssystems absurd.  Wie sollten Elektronenwellen ein Besetzungssystem ermöglichen, das auf der Ausdehnung von Körpern beruht?

Erstaunlicherweise hielt die Quantenphysik, die sich als moderne Physik versteht, an der Vorstellung eines Kern-Hülle-Atoms fest. Bis heute geht die Quantenphysik davon aus, dass das Elektronensystem der Atomhülle die chemischen Eigenschaften bestimmt. Statt zur Klärung der atomaren Grundlagen hat sie zu deren Verwässerung beigetragen. Dies ist auch der Grund, warum in schulischen Beiträgen zur Chemie der Atome das Bohr’sche Atommodell bevorzugt wird, oft mit dem Hinweis, dass das Bohr’sche Atommodell eigentlich nicht richtig sei.

Fazit

Spätestens mit der Entdeckung des Neutrons, des zweiten Teilchens des Atomkerns, im Jahre 1932 hätte ein völlig neues Atommodell folgen müssen. Zwar folgte in den 40er Jahren noch eine Kernschalentheorie, aber diese war nicht mehr als ein Spiegelbild des Bohrschen Elektronensystems, ohne weitere Relevanz für die Erklärung der chemischen Eigenschaften. Es fehlte wohl auch der Mut, ein Atommodell, das auf so große Namen wie Rutherford und Bohr zurückgeht, komplett über den Haufen zu werfen.

Ein Teilchensystem kann aber nur erklärt werden, wenn man seine Teilchen kennt. Das gilt auch für das Atom. Erst mit den Bausteinen Proton und Neutron wird ein Atom und die Atommasse verständlich und berechenbar. Und auch die tatsächlichen energetischen Zusammenhänge im Atom lassen sich nur so verstehen. Statt das Atom neu zu denken, bastelt die Wissenschaft bis heute an einem überholten Kern-Hülle-Modell.

Mit dem schachbrettartigen, planaren Atomaufbau steht erstmals eine Theorie zur Verfügung, die nicht nur den Aufbau und die Form des Atomkerns erklären kann, sondern auch die Ursachen für die chemischen Eigenschaften der Atome verständlich macht. Die Chemie der ATOMKERNE ist Realität!

Helmut Albert, Freiburg im September 2023

Weitere Erklärungen werden in den Videos: „Chemie der ATOMKERNE I und II“ gegeben.