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Bohr'sches Atommodell

Argumente von Nils Bohr

Das Bohr'sche Modell geht, wie auch die neuere quantenmechanische Behandlung, vom einfachsten Atom, dem Wasserstoff-Atom aus, das lediglich aus einem Proton als Kern und einem Elektron besteht. Nach Bohr kreist dieses Elektron um den als punktförmig angenommenen Kern. Zur Aufrechterhaltung dieses Zustandes muss die elektrostatische Anziehung zwischen den beiden Teilchen durch die auf das Elektron wirkende Zentrifugalkraft kompensiert werden, d.h. beide Kräfte müssen gleich groß sein:

F Z = F C m v 2 r = 1 4 π ε e 2 r 2 m : Masse des Elektrons v : Geschwindigkeit des Elektrons r : Abstand Elektron - Kern (Bahnradius) e : Ladung des Elektrons ε0 : absolute Dielektrizitätskonstante im Vakuum ε0 = 8,85 10 12 A2 s4 kg-1 m-3

Eine anschauliche Beschreibung darüber, wie Bohr die Fachwelt von der Leistungsfähigkeit seines Modells überzeugt hat, ist in den "Prinzipien der Chemie" von Dickerson, Gray und Darensbourg zu lesen, die wir nicht vorenthalten wollen:

1913 schlug Nils Bohr (1885-1962) eine Theorie über den Aufbau des Wasserstoff-Atoms vor, die mit einen Schlag das Problem des instabilen Rutherford'schen Atommodells beseitigte und gleichzeitig eine vollkommene Erklärung für die gerade von uns diskutierten Spektren lieferte.

Es gibt zwei Methoden, eine neue Theorie in den Naturwissenschaften vorzustellen und Bohrs Arbeit veranschaulicht den weniger offensichtlichen Weg. Die eine Methode ist die, eine solche Menge von Daten anzuhäufen, dass die neue Theorie klar und selbstverständlich für jeden Betrachter hervortritt. Dies ist im Wesentlichen der Weg, den Dalton bei seinen Überlegungen über die Äquivalentmassen der Atome beschritt. Der andere Weg führt über eine kühne neue Annahme, die zunächst gar nicht aus den Messergebnissen abzuleiten scheint, wobei dann zu zeigen ist, dass die Schlussfolgerungen aus dieser Annahme, sobald sie ausgearbeitet sind, viele Beobachtungen erklären können. Bei dieser Methode sagt der Theoretiker: "Sie erkennen vielleicht nicht, warum ich dies tue, aber halten Sie bitte Ihr Urteil über meine Hypothese so lange zurück, bis ich Ihnen gezeigt habe, was ich damit machen kann." Bohrs Theorie gehört mehr zu dem letzteren Typ.

Bohr beantwortete die Frage, warum das Elektron nicht auf einer Spiralbahn in den Kern stürzt, indem er einfach postulierte, dass es das nicht tut. Im wesentlichen sagte er den klassischen Physikern etwa folgendes: "Sie sind von Ihren physikalischen Vorstellungen zu der Erwartung verleitet worden, dass das Elektron auf seiner Umlaufbahn Energie ausstrahlen und infolgedessen in den Kern stürzen müsste. Lassen Sie uns einmal annehmen, dass es dies nicht tut, und sehen, ob wir damit mehr Beobachtungen richtig deuten können, als wenn wir annehmen, dass es in den Kern stürzt." Die Beobachtungen, die er so erfolgreich erklären konnte, waren die Wellenlängen der Linien im Spektrum des atomaren Wasserstoffs.

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