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Lexikon der Biologie: Atom

Atoms [von griech. atomos = letzter unteilbarer Baustein der Materie], ursprünglich die Idee antiker Philosophen (Demokrit von Abdera) von unteilbar kleinsten Bausteinen der Materie; seit J. Dalton Bezeichnung für das kleinste Teilchen eines chemischen Elements (chemische Elemente). Mehrere Atome verbinden sich (chemische Bindung) zu Molekülen bzw. Kristallen. Bis Anfang 1999 wurden 113 Atomsorten entdeckt oder künstlich erzeugt. Zusammen mit den Isotopen sind über 1500 verschiedene Atomarten bekannt. Die natürlich vorkommenden Atomarten sind durch sukzessive Kernfusion (Kernverschmelzung) aus Wasserstoffkernen (Protonen) und Heliumkernen (α-Teilchen; Alphastrahlen) während der atomaren Evolution im Innern von Sternen entstanden. Atome sind mit chemischen Methoden nicht teilbar. Sie bestehen aus einem positiv geladenen Atomkern und einer aus negativen Elektronen gebildeten Atomhülle. Die Hauptmasse des Atoms (10–25–10–27 kg) ist im Kern vereinigt, um den die Elektronen (Gesamtmasse 1/1837 bei H [= Wasserstoff] bis 1/4760 bei U [= Uran] der Kernmasse) in Kreis- bzw. Ellipsenbahnen laufen, deren Form vom Energiezustand der Atome abhängig ist ( vgl. Abb. ). Die Zahl der Elektronen beim neutralen Atom ist gleich der Ordnungszahl (s. u.) des betreffenden chemischen Elements. Atome, deren Hüllenladungszahl ungleich der Kernladungszahl ist, heißen Ionen. Atomkerne bestehen aus Nukleonen, nämlich den positiv geladenen Protonen (ihre Zahl ist gleich der Ordnungszahl) und elektrisch neutralen Neutronen, die aneinander gebunden sind. Der Durchmesser eines Atoms ist im Rahmen einer quantenmechanischen Beschreibung der Atome keine wohldefinierte Größe. Auf der Basis empirischer Überlegungen können allerdings effektive Wechselwirkungsradien definiert werden (Atomradien). Die auf diese Weise bestimmten Atomdurchmesser liegen zwischen 0,1 und 0,5 nm, während der Durchmesser des Kerns in der Größenordnung von 10–5 nm liegt. Trotz dieser geringen Größe der Atome kann man mit den heutigen experimentellen Techniken einzelne Atome sichtbar machen (Feldionenmikroskop, Raster-Tunnelelektronenmikroskop), mit isolierten Atomen und Ionen experimentieren (Atom- und Ionenfallen) und sogar einzelne Atome auf Festkörperoberflächen gezielt verschieben (Raster-Kraftmikroskop). Die wichtigsten Atome biologischer Moleküle sind Wasserstoff, Kohlenstoff, Sauerstoff, Stickstoff, Phosphor und Schwefel. Anregung, Atommasse, Bioelemente, Grundzustand, Ionisation, Leben.




Atom

Aufbau der Atome verschiedener chemischer Elemente aus einem Kern (bestehend aus Protonen und Neutronen) und einer wechselnden Anzahl ihn umgebender Elektronen
Copyright 1999 Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg
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