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SUCHERGEBNISSE: 255
Chemie
Sekundarstufe I
Elemente & ihre Ordnung
Atombau und das PSE
Datum:

Das Kern-Hülle-Modell des Atoms

Was Rutherford aus den Ergebnissen des Streuversuchs schlussfolgerte

25.05.2026
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Gregor von BorstelGregor von Borstel
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Die Idee dahinterPDF

Die Idee dahinter

Ziele
Die Lernenden vollziehen den Streuversuch nach, werten anhand einer Animation die Beobachtungen aus und erkennen basierend darauf den Mehrwert des Kern-Hülle-Modells.
Worum geht es in diesem Material?

Lernende führen den Erkenntnisweg zu Ende: von der Konfrontation der Beobachtungen mit den bisherigen Modellen über die eigene Modellkonstruktion bis zur Sicherung der Kernaussagen. Die Seite ist kürzer als Seite 1 – die eigentliche Denkarbeit liegt hier bei den Lernenden.

Denkschritte und Arbeitsschritte der Lernenden

  • Sie vergegenwärtigen sich noch einmal, was die bisherigen Modelle (Dalton, Thomson) für den Streuversuch vorhergesagt hätten – und konfrontieren diese Erwartungen systematisch mit den Beobachtungen. Was genau lässt sich mit welchem Modell nicht erklären?
  • Sie konstruieren selbst: Wie müsste ein Atom aufgebaut sein, damit die meisten Alpha-Teilchen ungehindert fliegen, einige abgelenkt werden und sehr wenige zurückprallen? Diese Aufgabe steht bewusst vor der Lektüre von Rutherfords Schlussfolgerungen – Lernende lesen M2 danach prüfend, nicht konsumierend.
  • Sie vergleichen ihre eigene Modellvorstellung mit Rutherfords Schlussfolgerungen und markieren Übereinstimmungen und Unterschiede.
  • Sie sichern die wichtigsten Aussagen des Kern-Hülle-Modells in der Vorlage: für jede Eigenschaft des Atoms halten sie fest, wie Rutherford darauf schließen konnte. Das verknüpft Modellaussage und Evidenz explizit.

Hinweis zu den freien Feldern in der Sicherungsvorlage

Kern und Elektronenhülle lassen sich direkt aus dem Trefferbild begründen. Das Größenverhältnis erfordert einen qualitativen Schluss. Die elektrische Neutralität ergibt sich nicht unmittelbar aus dem Versuch, sondern aus dem Zusammenspiel von Beobachtung und Ladungsüberlegung – hier kann es sinnvoll sein, diese Gedankenblase gemeinsam im Unterrichtsgespräch zu erarbeiten.
Der Infokasten zu den Neutronen macht sichtbar, dass das Kern-Hülle-Modell selbst ein vorläufiges Modell war: präzise genug für 1911, aber noch unvollständig. Chadwicks Entdeckung 1932 ist ein gutes Beispiel dafür, wie naturwissenschaftliche Modelle schrittweise präzisiert werden. 

Aufgaben zur Modellierung

  1. Vergleiche zunächst noch einmal die Erwartungen an den Streuversuch mit den gemachten Beobachtungen. Nutze dein Trefferbild, deine Aufzeichnungen und die Abbildung und  begründe, was nach diesem Versuch gegen die Tragfähigkeit der „vorherigen“ Modelle spricht.
  2. Versuche dich einmal selbst daran: Wie müsste ein Atom aufgebaut sein, so dass die meisten der positiv geladenen alpha-Teilchen eine Schicht aus 1000 Atomen problemlos durchfliegen können, manche aber abgelenkt und ganz wenige sogar komplett zurückgeworfen werden ?
  3. Dann vergleiche dies mit Rutherfords Schlussfolgerungen zu seinem Atommodell.
  4. Trage in die Vorlage zu Rutherfords Atommodell abschließend die wichtigsten Aspekte ein, und erkläre bei jedem Aspekt, wie Rutherford darauf schließen konnte.
M2

Auswertung und ein neues Modell

Rutherfords Schlussfolgerungen

Vergegenwärtige dir noch einmal die Ladung des Alpha-Teilchens.

Aus den Beobachtungen, dass viele Alpha-Teilchen die Goldatome einfach passierten, einige wenige abgelenkt wurden und zudem etwa jedes 100.000 Alpha-Teilchen reflektiert wurde, zog Rutherford seine entscheidende Schlussfolgerung:

Die positive Ladung und fast die gesamte Masse eines Atoms ist in einem winzigen Kern konzentriert. Um den Kern herum befindet sich eine vergleichsweise „leere“ Hülle aus Elektronen. Diese wiederum haben eine viel geringere Masse als die Protonen.

So entstand das berühmte Kern‑Hülle‑Modell, das unser Verständnis vom Atombau grundlegend veränderte.

Was Kern-Hülle-Modell des Atoms erklärt

Streuversuch und Kern-Hülle-Modell1

Wichtigste Aussagen des Kern-Hülle-Modells
  • Jedes Atom besteht aus einem sehr kleinen, positiv geladenen Atomkern und einer negativ geladenen Elektronenhülle.
  • Fast die gesamte Masse steckt im Kern; die Hülle ist größtenteils leerer Raum.
  • Größenverhältnis: Der Atomdurchmesser ist je nach Element etwa 10.000 bis 100.000‑mal größer als der Kerndurchmesser. Vergleich: Wäre das Atom so groß wie ein Fußballstadion, wäre der Kern maximal etwa erbsengroß in der Mitte.
  • In der Hülle befinden sich Elektronen (e−), sie haben eine sehr kleine Masse aber genau die entgegengesetzte Ladung eines Protons.
  • Die positive Ladung im Kern steckt in den sogenannten Protonen (p⁺). Rutherford prägte diesen Begriff 1920 – also mehr als ein Jahrzehnt nach dem Streuversuch. Protonen sind viel schwerer als Elektronen.“
  • Da Protonen und Elektronen „genau gegensätzlich geladene Atombausteine“ sind und das Atom elektrisch neutral ist, muss die Anzahl der Elektronen = Anzahl der Protonen sein.
  • Die Neutronen (neutral, n oder n0) im Kern wurden erst später entdeckt; im einfachen Rutherford‑Modell werden sie daher oft weggelassen. Aber wir fügen sie schon mal hinzu.
M3

Alles einmal der Reihe nach

Weiteres

1909

Die entscheidenden Messungen. Geiger und Marsden führen unter Rutherfords Leitung die eigentlichen Streuversuche durch und beobachten die Rückstreuung. Das ist das Experiment, das Rutherford später so überrascht.

1911

Veröffentlichung. Rutherford publiziert das Kern-Hülle-Modell im Philosophical Magazine. Daher wird es meist als „Modell von 1911″ bezeichnet.

1920

Rutherford prägt den Begriff „Proton“.

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Das Kern-Hülle-Modell des Atoms
Was Rutherford aus den Ergebnissen des Streuversuchs schlussfolgerte
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