Kernphysik
Die Kernphysik ist der Teil der Physik, der den Atomkern untersucht. Alles auf der Erde besteht aus Atomen; sie sind der kleinste Teil eines chemischen Elements, der noch die Eigenschaften dieses spezifischen Elements besitzt. Wenn sich zwei oder mehr Atome verbinden, bilden sie das, was wir als das Molekül kennen, d.h. den kleinsten Teil einer chemischen Verbindung, der noch immer die Eigenschaften dieser spezifischen Verbindung hat. Das Verständnis der Struktur von Atomen ist für Studien wie Physik, Chemie, Biologie usw. von entscheidender Bedeutung.
Schema des CNO-Zyklus.
Atome
Struktur
Atome setzen sich aus Elektronen, Neutronen und Protonen zusammen. Die Protonen und Neutronen befinden sich im Zentrum des Atoms, das als Kern bezeichnet wird. Die Protonen und Neutronen sind der schwerste Teil des Atoms und machen den größten Teil seiner Masse aus. Die Elektronen bewegen sich sehr schnell um den Kern herum, wodurch eine so genannte Elektronenwolke entsteht. Die Elektronenwolke hat eine sehr geringe Masse, aber sie macht den größten Teil des Raumes des Atoms aus. Die Elektronen haben eine negative Ladung und die Protonen eine positive Ladung. Aufgrund der Ladungen im Atom bleibt das Atom durch Anziehung der im Atom vorhandenen elektrischen Ladungen zusammen.
Eigenschaften
Atome haben verschiedene Merkmale, die ein Atom von einem anderen unterscheiden und zeigen, wie sich jedes Atom unter verschiedenen Bedingungen verändern kann. Zu diesen Eigenschaften gehören die Ordnungszahl, die Massenzahl, die Masse und das Gewicht der Atome sowie die Isotope.
Eingreifende Kräfte
In einem Atom gibt es drei fundamentale Kräfte, die Atome zusammenhalten: die elektromagnetische Kraft, die starke Kraft und die schwache Kraft. Die elektromagnetische Kraft hält die Elektronen an das Atom gebunden. Die starke Kraft hält die Protonen und Neutronen im Kern zusammen. Die schwache Kraft kontrolliert, wie das Atom zerfällt.
Quantum
Zu Beginn des 20. Jahrhunderts hatten Wissenschaftler Schwierigkeiten, das Verhalten von Atomen mit ihrem heutigen Wissen über die Materie zu erklären. Um damit umzugehen, entwickelten sie eine völlig neue Sichtweise von Materie und Energie, und sie nannten sie Quantentheorie. Die Quantentheorie erklärt, wie sich Materie sowohl als Teilchen als auch als Welle verhält.
Strahlung
Atome geben Strahlung ab, wenn ihre Elektronen Energie verlieren und in tiefere Orbitale absinken. Der Energieunterschied zwischen den Orbitalen bestimmt die Wellenlänge der gegebenen Strahlung. Diese Strahlung kann durch sichtbares Licht oder kürzere Wellenlängen dargestellt werden.
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Modell eines Atoms.
Fragen und Antworten
F: Was ist Kernphysik?
A: Die Kernphysik ist der Teil der Physik, der sich mit dem Atomkern beschäftigt.
F: Woraus bestehen Atome?
A: Atome bestehen aus dem kleinsten Teil eines chemischen Elements, der noch die Eigenschaften dieses Elements besitzt.
F: Was passiert, wenn sich zwei oder mehr Atome verbinden?
A: Wenn sich zwei oder mehr Atome verbinden, entsteht das, was wir als Molekül kennen. Das Molekül ist der kleinste Teil einer chemischen Verbindung, der noch die Eigenschaften dieser spezifischen Verbindung aufweist.
F: Warum ist das Verständnis der atomaren Struktur wichtig?
A: Das Verständnis der atomaren Struktur ist wichtig für Studien wie Physik, Chemie und Biologie.
F: Wie klein sind Atome?
A: Atome sind extrem klein; sie gelten als die kleinsten Teilchen in der Natur.
