Atomkerne und Kernbestandteile

Verfolgt man die Geschichte der Entwicklung der Vorstellungen vom Atom, so zeigt sich: Zunächst wurden Erkenntnisse über die Struktur der Atomhülle gewonnen. Auch die ersten Atommodelle, insbesondere die Modelle von RUTHERFORD und von BOHR, führten zu genaueren Vorstellungen über die Atomhülle und die Vorgänge in ihr. Vom Atomkern war zwar bekannt, dass er positiv geladen ist und nur einen geringen Raum einnimmt. Vorstellungen über seine Abmessungen und seine Bestandteile gewann man erst ab den 20er Jahren des 20. Jahrhunderts.

Atomkerne sind dadurch gekennzeichnet, dass

Die Kernbestandteile werden auch als Nukleonen bezeichnet. Es sind die positiv geladenen Protonen und die elektrischen neutralen Neutronen, die im Kern dicht gepackt vorliegen und die erstmals 1932 von JAMES CHADWICK (1891-1974) experimentell nachgewiesen wurden, nachdem ihre Existenz bereits 1921 von ERNEST RUTHERFORD vorhergesagt worden war.

Die Massen von Proton und Neutron sind näherungsweise gleich und etwa 1800-mal so groß wie die Masse eines Elektrons. Beachtet man, dass in einem Atom bei mittlerer Ordnungszahl ca. 50 Elektronen und ca. 100 Nukleonen vorhanden sind, dann ergibt sich: Die Masse des Atoms ist etwa gleich der Masse des Atomkerns und diese Masse wiederum ist näherungsweise gleich der Masse aller seiner Prozonen Z und seiner Neutronen N:
$m_{\text{K}}=Z\cdot m_{\text{P}}+N\cdot m_{\text{N}}$
Die Massenzahl A eines Atomkerns ist gleich der Summe aus der Protonenzahl Z (Kernladungszahl , Ordnungszahl im Periodensystem der Elemente und der Anzahl von Neutronen N (Neutronenzahl):
A = Z + N

Der Kernradius liegt in einer Größenordnung von ${10}^{-15}\text{m}$. Geht man von einem Atomradius in einer Größenordnung von ${10}^{-10}\text{m}$ aus, dann ist das Größenverhältnis zwischen Kernradius und Atomradius 1 : 100.000. Diese Relation lässt sich durch Vergleiche verdeutlichen: Wenn der Atomkern einen Durchmesser von 1 mm (Stecknadelkopf) hätte, dann würde der Durchmesser des Atoms ca. 100 m (sehr hoher Kirchturm) betragen.
Die Dichte der Kernmaterie ist für alle Elemente näherungsweise gleich groß und hat einen Wert von $\mathrm{1,8}\cdot {10}^{14}\text{g}\cdot {\text{cm}}^{\text{-3}}$.