30 Aufgaben zum Thomson-Modell: Kathodenstrahlen deuten, Ladung und Masse berechnen und das Modell mit früheren Vorstellungen vergleichen.
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A1
Streitgespräch im Labor
AFB III
Ein Kollege Thomsons zweifelt an seiner Deutung. Wähle jeweils die Entgegnung, die physikalisch trägt.
Nur die richtige Karte bringt dich weiter.
Ein gutes Modell entsteht nicht aus einer Messung, sondern aus dem Aushalten von Einwänden. Vier davon kann Thomson entkräften — beim fünften muss er zugeben, dass er rät: Wo die positive Ladung sitzt, hat noch niemand gemessen.
Eine gute Entgegnung nennt eine Beobachtung, nicht eine Behauptung. Und im letzten Schritt ist Ehrlichkeit die physikalisch richtige Antwort.
Suche in jeder Runde die Karte, die sich auf das Ablenken, die Masse, das Vergleichen der Metalle oder die Neutralität des Atoms stützt — nicht die, die nur beruhigt.
A2
Vom Befund zur Deutung
AFB II
Deute jeden Befund: Verbinde ihn mit der Folgerung, die Thomson daraus ziehen konnte.
Klicke links an und dann rechts das Passende — es entsteht eine Verbindungslinie. Mit der Tastatur: Enter zum Auswählen, ↑/↓ zum Wandern.
Ablenkung zur Plus-Platte → negativ · starke Ablenkung → leicht · gleicher Strahl aus jedem Metall → in allen Atomen · Metall ungeladen → ebenso viel Plus wie Minus · Aufladen durch Reiben → Elektronen können wandern.
Eine Deutung beantwortet immer die Frage: Was muss im Atom stecken, damit der Befund zustande kommt?
Richtung der Ablenkung → Vorzeichen. Stärke der Ablenkung → Masse. Vergleich der Metalle → „in jedem Atom“. Neutralität → Ausgleich durch Plus. Aufladen → Elektronen sind beweglich.
A3
Elektronen in Molekülen
AFB IIMix
Bestätige durch Zählen: Im Ammoniak-Molekül NH₃ (Kugelladung +7 e am Stickstoff, +1 e an jedem Wasserstoff) ist die Gesamtladung neutral. Trage ein: Zahl der Elektronen im neutralen NH₃, Summe aller positiven Ladungen im Ammonium-Ion NH₄⁺ (ein Stickstoff, vier Wasserstoffe) und dessen Zahl der Elektronen (Ladung +1 e).
e
Ein neutrales Teilchen hat genauso viele Elektronen, wie es positive Ladungen insgesamt trägt: Zähle die Ladungen aller beteiligten Atome zusammen.
NH₃: 7 + 3 · 1 = 10, also 10 Elektronen. NH₄⁺: 7 + 4 · 1 = 11 positive Ladungen. Gesamtladung +1 e heißt: ein Elektron weniger als positive Ladungen, also 11 − 1 = 10.
