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Die Forschungen über den Atombau. 
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Elektronen haben. Wenn 1 ) man die Gültigkeit des einfachen Kraftgesetzes Ee/r 2 
annimmt, ist es rätselhaft, wie ein Atom, das nach dem Muster des Bohrschen 
aus Elektronenringen aufgebaut ist, solange es nicht strahlt, stabil sein kann. 
Die Ringe müßten ineinander stürzen. Wie die Messungen mit Laueschen Inter 
ferenzen an Kristallgittern zeigen, haben wir sehr stabile Verhältnisse (Born 1918). 
Es ist aus Gitterkonstanten und Mol-Vol. ein bestimmter Atomabstand a zu be 
rechnen. Dabei ist die Verteilung der Ringe im NaCl folgende: Der negative Ring 
des Na berührt schon fast den des CI. Die übrigen Na-Ringe haben von dem Cl-Kern, 
und die Cl-Ringe von dem Na-Kern größeren Abstand. Es ist also die Abstoßung 
zwischen den negativen Ringen von CI und Na durch die Anziehung zwischen 
den Kernen und Ringen überwunden. Das setzt ein Kraftgesetz von der Form 
e 2 /r 2 '—a 2 e 2 /r 4 voraus. Es herrscht Gleichgewicht, wenn r = a, d. h. gleich dem 
Atomabstand ist. a ist etwa 3—4mal so groß wie der Radius der verschiedenen 
Atome. Aus der Größe von a ist auch die Arbeit zu berechnen, die die beiden 
Atome zu ihrer Annäherung verbrauchen. Diese erweist sich gleich mit der 
Wärmeentwicklung für: Na + + CI“ = NaCl. J. J. Thomson (1918, vgl. 129.) 
hat das Kraftgesetz in der Form ee^/r- — C/r 3 angesetzt. Aus dieser Form folgt, 
daß eine größere Anzahl von positiven Ladungen, wie sie im Kern vorhanden sind, 
im Gleichgewicht mit einer kleinen Zahl negativer Ladungen sein können (z. B. 
150+ mit 20—). Bei mehrwertigen Valenzringen wird die Abstoßung verhältnis 
mäßig kleiner sein als bei einwertigen. Das Atomvolumen wird daher bei den 
mehrwertigen auch kleiner sein. Bildet sich durch Hinzutritt von Elektronen 
ein neuer Ring, so wird die Kernladung stärker abgeschirmt; die elektrische Kraft, 
die die Ringe zusammenhält, wird geringer, das Atomvolumen wächst. Solche 
Übergänge beobachtet man zwischen den Edelgasen und den Alkalimetallen. 
Aus dem abgeänderten Coulombschen Gesetz ergibt sich für den Abstand d der 
Elektronen des Heliums vom Kern 7 / 4 e 2 //z 2 . Aus der spezifischen Induktion 
des Gases, die ein Maß für die Arbeit ist, die erforderlich ist, um eine +-Ladung 
dem Atom bis auf den Atomabstand zu nähern, läßt sich d zu l/3-10“ 8 cm be 
rechnen. Sobald man d kennt, ist es möglich, auch die Energie zu berechnen, welche 
nötig ist, um ein Elektron vom He-Atom loszulösen, also das Ionisationspotential 
(siehe 42., 124.). Es ergibt sich ein Wert von 24 Volt statt 20 Volt; ferner für das 
H-Atom 11 Volt. Während das H-Atom bei Annahme des Bohrschen Modells, 
solange das Coulombsche Gesetz gilt, nicht stabil ist, gelangt man durch die ver 
besserte Form des Gesetzes zu einer stabilen Verteilung. Die 4 Ladungen im H- 
Atom bilden einen Rhombus mit einem Winkel von 60°. 
In sehr einfacher Weise hat Sommerfeld (Atombau, S. 98) eine Beziehung 
zwischen der Größe der Elektronenbahnen und dem Atomvolumen (AV.) her 
gestellt. Wir wiesen oben darauf hin, daß nach Bohr die Radien der Elektronen 
bahnen sich umgekehrt, wie die Kernladungen Z verhalten. Für die verschiedenen 
Bahnen ist Z keine Konstante, nur für die innerste Bahn ist Z = der Ordnungszahl; 
für die weiter außen gelegeneren wird Z immer kleiner, da die inneren Elektronen 
ringe die Kernladung abschirmen. An der äußersten Bahn wirkt als Ladung Z 
nur noch die Wertigkeit des Atoms. Aber mehrere Wertigkeitselektronen schwächen 
sich auch noch gegenseitig und diese Schwächung berechnet sich sehr einfach 
aus den Abschirmgliedern (S. 278). Für die Alkalien ist das wahre Z in der 
äußersten Bahn = 1; für die Erdalkalien =2 — s 2 = 1,75 usw.; für 8wertige 
Elemente wird Z =8—s 8 . Die Z-Werte sind daher der Reihe nach = 1; 1,75; 
2,42; 3,04; 3,6; 4,2; 4,7; 5,2 zu setzen. Diesen Größen sollen die AV. umgekehrt 
proportional sein. Setzt man das AV. für ein Alkalimetall =1, so soll das AV. 
des im System folgenden Erdalkalimetalls 1 / h75 oder 0,57, für das nächste drei 
wertige Element V 2t42 oder 0,41, für das nächste vierwertige Element 1 / 3j04 oder 
0,33 betragen. Beobachtet sind folgende relative AV.-Werte: 
für Mg 0,57 — Ca 0,57 — Sr 0,61 — Ba 0,51 
„ Al 0,42 — Y 0,42 — La 0,32 
,, Si 0,51—Ti 0,23— Zr 0,25 —Ce 0,29 
Ü Man kommt nach Born (siehe 135.) mit dem Coulombschen Gesetz aus; 
auch die Rutherfordsche bewährte Grundformel (siehe 117.) beruht auf ihm.