Ein Atom stellt das kleinste Teilchen im Teilchenmodell dar. Es ist unteilbar. Seinen Namen verdankt es dem griechischen Wort atomos, welches unteilbar bedeutet. Ein Atom besteht immer aus einem Atomkern im Inneren und einer Atomhülle, welche dem Atomkern umgibt. Der Atomkern macht fast die komplette Masse des Atoms aus. Er ist positiv geladen. In der Atomhülle bewegen sie die Elektronen in ihren Bahnen. Die Atomhülle ist negativ geladen. Insgesamt ist ein Atom elektrisch neutral. Es gibt unterschiedliche Darstellungsweisen von Atomen und deren Aufbau. Diese wurden von verschiedenen Chemikern und Naturwissenschaftlern im Laufe der Jahrhunderte immer wieder präzisiert. Das heute gängige Atommodell ist das Schalenmodell von Niels Bohr.

Historische Entwicklung des Atommodells

Schon am Anfang des 19. Jahrhunderts stellte der englische Chemiker John Dalton Überlegungen über das Atom und dessen Aufbau dar. Er entwickelte mit der Zeit ein Modell, das den Aufbau von Stoffen aus Atomen beschreibt. Er hatte fünf Thesen zur Atomtheorie:
Die Erste These befasste sich mit der Form des Atoms und besagt, dass diese kugelförmig und sehr klein ist. Die Zweite These befasste sich mit der Größe und Masse des Atoms und besagt, dass die Atome des gleichen Elements immer gleich groß und gleich schwer sind. Die Dritte These befasste sich ebenfalls mit der Größe und der Masse von Atomen, ging jedoch von unterschiedlichen Elementen aus und besagt, dass Atome von unterschiedlichen Elementen, unterschiedliche Größen und Massen besitzen. Die Schlussfolgerung aus dieser These ist, dass es genau so viele Atomarten, wie chemische Elemente geben muss. Die Vierte These befasst sich mit der Stabilität von Atomen und besagt, dass diese nicht durch chemische Reaktionen erzeugt oder zerstört werden können. Die Fünfte und letzte These befasste sich mit den Stoffen, welche allesamt aus Atomen bestehen und besagt, dass bei einer chemischen Reaktion keine neuen Atome entstehen. Aus diesen Thesen des Daltonschen Atommodells folgt das Massenerhaltungsgesetz.

Gegen Ende des 19. Jahrhunderts war die Wissenschaft mit der Erforschung der Atome bereits deutlich weiter. Im Jahre 1897 wies der englische Naturwissenschaftler Joseph John Thompson nach, dass Kathodenstrahlen aus Elektronen bestehen. Ungefähr sechs Jahre später entwickelte er, das nach ihm benannte, Thompson Atommodell. Dieses trägt umgangssprachlich den Namen „Rosinenkuchenmodell“, weil es den Atomen eine innere Struktur gab. Der positiv geladene Atomkern war quasi der „Teig“ in dem Modell und die, negativ geladenen, Elektronen die „Rosinen“, welche überall in diesem Teig steckten. Die positiven Ladungen und die negativen Ladungen gleichen sich im Rosinenkuchenmodell aus, sodass die Atome elektrisch neutral sind.

Die Verteilung der Atome in im unangeregten Grundzustand immer so, dass die potentielle Energie so klein wie möglich ist. Durch die Anregung werden die Elektronen in eine Art Schwingung versetzt. Das Rosinenkuchenmodell von Thompson ist bereits deutlich genauer, als das Atommodell von Dalton. Dennoch ist es nicht fehlerfrei und wurde bereits kurz nach der Beschreibung durch das genauere Modell von Ernest Rutherford ersetzt. Thompson entdeckte die Ungenauigkeiten seines Modells im Laufe der Zeit durch verschiedene Experimente mit Röntgenstrahlung, selbst. Die Anzahl der Elektronen eines Atoms ist viel geringer, als er dies zunächst angenommen hatte.

Der englische Chemiker und Physiker Ernest Rutherford entwickelte im Jahre 1909 das Kern – Hülle – Modell der Atome. Er war der erste Wissenschaftler, dem bewusst wurde, dass das Atom aus einem Atomkern sowie einer Atomhülle besteht. Sein Kern – Hülle – Modell war wesentlich genauer als Atommodelle seiner Vorgänger John Dalton und John Joseph Thompson. Ein noch genaueres Atommodell lieferte kurze Zeit später, der dänische Chemiker Niels Bohr. Niels Bohr forschte mehrere Jahre an den Atomen und entwickelte im Jahre 1913 das Schalenmodell der Atome, welches ihm zu Ehren, auch Bohrsches Atommodell genannt wird.

Das Schalenmodell von Niels Bohr hatte eine noch bessere Genauigkeit, als das Kern – Hülle – Modell von Ernest Rutherford und wird auch heute noch benutzt, um den Atomaufbau zu veranschaulichen.

Nach Niels Bohr befindet sich in der Mitte der positiv geladene Atomkern. Dieser ist von einer unterschiedlichen Anzahl von Schalen umgeben, welche von der Anzahl der Elektronen abhängt. Die erste und dem Atomkern nächste Schale ist die K – Schale, es folgen in alphabetischer Reihenfolge weitere Schalen, L, M, N usw. Auf der K – Schale können sich maximal zwei Elektronen befinden. Auf der L – Schale acht Elektronen. Die Elektronen der äußersten Schale werden auch als Valenzelektronen bezeichnet und die Schale dementsprechend als Valenzschale. Alle chemischen Elemente streben gemäß der Oktettregel, genau acht Valenzelektronen an. Diese benötigen sie um den gewünschten Edelgaszustand zu erreichen, welcher sehr reaktionsträge ist. Aus der Oktettregel folgt, dass die Elemente, welche sich in einer der ersten Hauptgruppen befinden, und somit eine kleine Zahl von Valenzelektronen haben, diese abgeben wollen und auch, dass die Elemente, welche sich in einer hohen Hauptgruppebefinden, und somit viele Valenzelektronen haben, noch mehr Elektronen aufnehmen wollen.

In der achten Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente befinden sich die Edelgase, welche äußerst reaktionsträge sind und allesamt acht Valenzelektronen besitzen. Das Periodensystem ist nach einem bestimmten System aufgebaut und alle Elemente haben aufgrund ihrer Anzahl der Schalen sowie der Valenzelektronen einen festen Platz in diesem System. Die Periode gibt hierbei immer an, wie viele Schalen das Atom besitzt. Die Hauptgruppe gibt an, wie viele Valenzelektronen das Atom hat. Mit Hilfe des Periodensystems der Elemente und dem Schalenmodell nach Niels Bohr, lässt sich das Aussehen eines Atoms sowie dessen Aufbau leicht ermitteln und anschaulich darstellen. Die Entwicklung eines derart genauen Atommodells nahm über 100 Jahre in Anspruch und die Arbeit von vielen bekannten Naturwissenschaftlern.