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Atomkerne und Kernbestandteile

Atome bestehen aus der Atomhülle mit den negativ geladenen Elektronen und dem Atomkern, der positiv geladen ist und in dem sich die Masse des Atoms konzentriert. Der Kernradius liegt in einer Größenordnung von 10 − 15   m , die Dichte der Kernmaterie in einer Größenordnung von 2 ⋅ 10 14   g ⋅ cm -3 .
Kernbausteine (Nukleonen) sind die positiv geladenen Protonen und die elektrisch neutralen Neutronen.

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Verfolgt man die Geschichte der Entwicklung der Vorstellungen vom Atom, so zeigt sich: Zunächst wurden Erkenntnisse über die Struktur der Atomhülle gewonnen. Auch die ersten Atommodelle, insbesondere die Modelle von RUTHERFORD und von BOHR, führten zu genaueren Vorstellungen über die Atomhülle und die Vorgänge in ihr. Vom Atomkern war zwar bekannt, dass er positiv geladen ist und nur einen geringen Raum einnimmt. Vorstellungen über seine Abmessungen und seine Bestandteile gewann man erst ab den 20er Jahren des 20. Jahrhunderts.

Atomkerne sind dadurch gekennzeichnet, dass

sie nur einen geringen Raum im Atom einnehmen,
in ihnen fast die gesamte Masse des Atoms konzentriert ist und
sich in ihnen die gesamte positive Ladung des Atoms befindet.

Die Kernbestandteile werden auch als Nukleonen bezeichnet. Es sind die positiv geladenen Protonen und die elektrischen neutralen Neutronen, die im Kern dicht gepackt vorliegen und die erstmals 1932 von JAMES CHADWICK (1891-1974) experimentell nachgewiesen wurden, nachdem ihre Existenz bereits 1921 von ERNEST RUTHERFORD vorhergesagt worden war.

ProtonNeutron
Ladung e = 1,602 ⋅ 10 − 19   C ungeladen
Masse m P = 1,673 ⋅ 10 − 27   kg m N = 1,675 ⋅ 10 − 27   kg

Die Massen von Proton und Neutron sind näherungsweise gleich und etwa 1800-mal so groß wie die Masse eines Elektrons. Beachtet man, dass in einem Atom bei mittlerer Ordnungszahl ca. 50 Elektronen und ca. 100 Nukleonen vorhanden sind, dann ergibt sich: Die Masse des Atoms ist etwa gleich der Masse des Atomkerns und diese Masse wiederum ist näherungsweise gleich der Masse aller seiner Prozonen Z und seiner Neutronen N:
m K = Z ⋅ m P + N ⋅ m N
Die Massenzahl A eines Atomkerns ist gleich der Summe aus der Protonenzahl Z (Kernladungszahl , Ordnungszahl im Periodensystem der Elemente und der Anzahl von Neutronen N (Neutronenzahl):
A = Z + N

Der Kernradius liegt in einer Größenordnung von 10 − 15   m . Geht man von einem Atomradius in einer Größenordnung von 10 − 10   m aus, dann ist das Größenverhältnis zwischen Kernradius und Atomradius 1 : 100.000. Diese Relation lässt sich durch Vergleiche verdeutlichen: Wenn der Atomkern einen Durchmesser von 1 mm (Stecknadelkopf) hätte, dann würde der Durchmesser des Atoms ca. 100 m (sehr hoher Kirchturm) betragen.
Die Dichte der Kernmaterie ist für alle Elemente näherungsweise gleich groß und hat einen Wert von 1,8 ⋅ 10 14 g ⋅ cm -3 .

Lernhelfer (Duden Learnattack GmbH): "Atomkerne und Kernbestandteile." In: Lernhelfer (Duden Learnattack GmbH). URL: http://www.lernhelfer.de/index.php/schuelerlexikon/physik-abitur/artikel/atomkerne-und-kernbestandteile (Abgerufen: 10. June 2025, 02:43 UTC)

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James Chadwick

* 20.10.1891 in Manchester
† 23.07.1974 in Pinehurst bei Cambridge

JAMES CHADWICK war ein englischer Physiker. Er forschte gemeinsam mit RUTHERFORD über Radioaktivität und Kernumwandlung. 1932 entdeckte er das von RUTHERFORD bereits 1921 vorhergesagte Neutron. 1935 erhielt er dafür Nobelpreis für Physik. CHADWICK war an der Entwicklung der amerikanischen Atombombe beteiligt.

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