 #class/Ex-IV #übersicht 

# Geschichtlicher Überblick

Die Hypothese, dass Materie aus unteilbaren Grundbestandteilen, den Atomen, besteht, wurde erstmals von *Demokrit* vorgeschlagen. Diese Idee, lange Zeit durch die Kontinuumstheorie von *Isaac Newton* und *Gottfried Wilhelm Leibniz* verdrängt, erlangte erst im 20. Jahrhundert wieder Anerkennung. Aktuell verstehen wir Atome als aus einem Kern und einer Elektronenhülle bestehend, wobei der Kern selbst aus Protonen und Neutronen zusammengesetzt ist, die aus [[Quarks]] bestehen.

Diese moderne Sicht auf die Atomstruktur entwickelte sich stufenweise. *John Dalton* wies 1703 mit seinem Gesetz der konstanten und multiplen Proportionen auf die Existenz fester Materieeinheiten hin. Die Brownsche Bewegung, 1827 entdeckt, und die Rayleigh-Streuung, die die blaue Farbe des Himmels erklärt, lieferten weitere Hinweise auf die atomare Natur der Materie. *Albert Einstein* lieferte 1905 mit seiner Erklärung der durch die molekularkinetische Theorie geforderten Bewegung von in Flüssigkeiten suspendierten Teilchen den entscheidenden Beweis für die Existenz von Atomen.

# Masse der Atome

Die Masse eines Atoms wird heute über die *molare Masse* $M$ und die *Avogadro-Konstante* $N_A = 6,02214076 \times 10^{23} \text{mol}^{-1}$ definiert, wodurch sich die Masse eines einzelnen Atoms als $m_{\text{Atom}} = \frac{M}{N_A}$ berechnen lässt. Ursprünglich basierte die Definition der Avogadro-Konstante auf der Anzahl der Atome in 12 g des Kohlenstoff-12-Isotops, sie ist jedoch mittlerweile ein fester Wert im SI-Einheitensystem ([[Einheiten und Größenordnungen]]).

# Größe von Atomen

Die Größe von Atomen festzulegen ist herausfordernd, da Atome keine scharfen Grenzen besitzen. Eine Methode, den Atomabstand in einem Kristallgitter zu messen, ist die [[Kristallstrukturanalyse|Röntgen-Beugung]]. Diese Technik ermöglicht es, den Abstand der Atome durch das Beugungsmuster der [[Röntgenstrahlung]] zu bestimmen. Alternativ kann die Größe von Atomen über die *Van-der-Waals-Gleichung* und das Kovolumen $b$ beschrieben werden, was jedoch die Unmöglichkeit unterstreicht, Atome mit bloßem Auge zu sehen.

# Visualisierung von Atomen

Trotz der menschlichen Einschränkungen ist die technische Visualisierung von Atomen möglich. Die **Feldionenmikroskopie**, eingeführt von *Ernst Miller* im Jahr 1951, nutzt eine Hochspannung an einer Metallspitze, um Elektronen zu entfernen und Atome zu ionisieren, wodurch die Atomstruktur sichtbar wird. Eine andere Technik, die **Rastertunnelmikroskopie**, ermöglicht durch den Tunnel-Effekt die Messung einzelner Atome, indem ein feiner Stromfluss zwischen Spitze und Probe detektiert wird.
![[Ex4_0423_FIMtip.JPG]]
![[Ex4_0423_stm.jpg]]




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