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Atomenlehre (2. Aufl., Lpz. 1864); Laßwitz, Geschichte der Atomistik
vom Mittelalter bis Newton (2 Bde., Hamb.
und Lpz. 1890).
In der
Chemie heißen Atom die kleinsten, weder auf mechan. noch auf
chem. Wege weiter zerlegbaren Teilchen der chem. Elemente, die
an sich unveränderlich und mit anziehenden Kräften zueinander
(s.
Affinität) ausgestattet gedacht werden (s.
Atomtheorie). Die Atom eines Elements müssen selbstverständlich sämtlich gleiche,
die verschiedener Elementarstoffe verschiedene Eigenschaften haben. Die Atom besitzen jedenfallsMasse (s.
Atomgewicht) und
Ausdehnung.
[* 2] Ob die jetzt angenommenen Elementaratome wirklich absolut unteilbar und einheitlich sind, ist
noch nicht festgestellt. Mehrere
Thatsachen lassen vermuten, daß sie aus den noch unbekannten Uratomen zusammengesetzte Gruppen,
ähnlich wie die chem. Radikale (s. d.) aus den Elementaratomen,
sind. Die Atom sind jedenfalls so klein, daß sie niemals einzeln sinnlich wahrgenommen werden
können. Auch das kleinste, unter dem Mikroskope
[* 3] noch sichtbare Partikelchen eines chem. Körpers
enthält noch Millionen von Einzelatomen. (S.
Moleküle.)
Während die
Atome (s. d. und
Atomtheorie) eines und desselben chem. Elements gleiche Eigenschaften, also
auch gleiche
Masse und daher gleiches Gewicht haben müssen, kommen den
Atomen verschiedener Elemente verschiedene
Gewichte zu. Seit der Entdeckung des Gesetzes der multiplen
Proportionen und
Aufstellung der neuern naturwissenschaftlichen
Atomtheorie hat sich die
Chemie damit beschäftigt, die Atomgewicht ihrer
Größe nach zu ermitteln, und ist nach langen Irrwegen seit
etwa 1865 zu befriedigendem Ziele gelangt. Als Einheit hat man dabei das erfahrungsgemäß kleinste Atomgewicht eines
Elements, des
Wasserstoffs, gewählt. Das Atomgewicht eines andern Elements drückt also aus, um wie vielmal so
groß es ist als das
Gewicht eines
AtomsWasserstoff.
Man bestimmt die Atomgewicht, indem man zunächst die Gewichtsverhältnisse auf dem Wege der chem.
Analyse oder
Synthese ermittelt, nach denen jedes Element mit den übrigen in
Verbindung tritt; sodann hat
man die
Größe der so ermittelten Verhältniszahlen auf 1
TeilWasserstoff zu reduzieren. Wenn z. B. das Wasser in 100
Teilen
11,11
TeileWasserstoff und 88,89
Teile Sauerstoff, also auf 1
TeilWasserstoff 8
Teile Sauerstoff enthält, so würde für
den Fall, daß es eine
Verbindung gleichvieler
Atome der beiden Elemente wäre, das Atomgewicht des Sauerstoffs 8 sein.
Nun existiert aber eine zweite
Verbindung beider Elemente
(Wasserstoffsuperoxyd), die 5,88 Proz.
Wasserstoff und 94,12 Proz.
Sauerstoff, also 1
Teil des erstern mit 16
Teilen des letztern verbunden enthält. Wenn nicht das Wasser,
sondern dieses
Wasserstoffsuperoxyd aus gleichvielen
Atomen beider Elemente besteht, und dies könnte von vornherein ebensogut
möglich sein wie die entsprechende Zusammensetzung des Wassers, so müßte das Atomgewicht des Sauerstoffs zu 16 angenommen
werden. In die gleiche
Lage wird man nun in jedem Falle geraten, wo zwei Elemente miteinander mehrere
Verbindungen bilden: man wird vor die
Wahl einer der möglichen, untereinander im Verhältnis ganzzahliger Vielfacher einer
Grundzahl stehenden
Größen gestellt.
Diese
Wahl kann mit voller Sicherheit nur dann getroffen
werden, wenn man die
Molekulargewichte (s. d.) aller oder doch einer
größern Anzahl der
Verbindungen des Elements kennt, dessen Atomgewicht zu bestimmen ist. Selbstverständlich
müssen die
Molekulargewichte auf dieselbe Einheit (Wasserstoffatomgewicht = 1) bezogen sein wie die Atomgewicht. Da das
Molekül einer
Verbindung von jedem Element mindestens ein
Atom, oder (wenn mehr) eine ganze Anzahl von
Atomen enthält, so ist das Atomgewicht eines
Elements die kleinste Menge desselben, die in denMolekulargewichten aller seiner
Verbindungen vorkommt,
wenn alle größeren Mengen ganzzahlige Vielfache dieser kleinsten sind.
Der Atomgewichtsbestimmung bei einem Element hat also, wenn sie sicher sein soll, die Ermittelung der
Molekulargewichte seiner
Verbindungen vorauszugehen. Dies ist nun bisher nicht in allen Fällen möglich gewesen, doch haben sich einzelne
Beziehungen
zwischen dem der Elemente und andern meßbaren Eigenschaften derselben ergeben, die sich als Hilfsmittel
für die Atomgewichtsbestimmung verwenden lassen, wie namentlich die
Atomwärme (s. Dulong-Petitsches Gesetz) und der
Isomorphismus
(s. d.).
Von Dalton wurde 1804 die Entdeckung gemacht, daß die Gewichtsverhältnisse, nach denen sich die chem.
Elemente miteinander verbinden, ausgedrückt werden durch
Zahlen, die für jedes Element auf eine einzige Grundzahl bezogen
werden können, von der alle übrigen verhältnismäßig einfache ganzzahlige Vielfache sind (Gesetz der einfachen multiplen
Proportionen). So entstehen z. B. durch
Vereinigung von
Wasserstoff mit Sauerstoff nur zwei neue Körper,
Wasser: 1 Gewichtsteil
Wasserstoff und 8 Gewichtsteile Sauerstoff;
Wenn die materielle Raumerfüllung bei allen Körpern eine kontinuierliche, überall gleichmäßige wäre,
und die chem.
Verbindung verschiedener
Stoffe zu einem neuen auf vollständiger gegenseitiger Durchdringung bestände (dynamisch-chem.
Theorie), so wäre es allenfalls verständlich, daß sich dabei ein Maximal- und ein Minimal-Grenzverhältnis geltend
machte, aber zwischen beiden sollten dann unendlich viele Gewichtsverhältnisse existieren, nach denen sich die gegenseitige
Durchdringung oder chem.
Verbindung vollziehen könnte.
Daß dem nicht so ist, daß sich vielmehr die Verbindungsgewichtsverhältnisse stets sprungweise nach dem Gesetze der
ganzzahligen Multiplen ändern, ist nur dann verständlich, wenn dis Materie nicht kontinuierlich, sondern diskret erfüllter
Raum ist, d. h. wenn sie aus kleinsten, weder mechanisch noch chemisch teilbaren und undurchdringlichen
Partikelchen, den
Atomen, besteht und es so viele
Arten von
Atomen wie chem. Elemente giebt. Die
Atome eines
und desselben Elements werden sämtlich dieselben
¶
mehr
Eigenschaften, also gleiches Gewicht, gleiche Affinität zu andern u. s. w. besitzen, die Atome verschiedener Elemente aber
verschiedenes Gewicht u. s. w. haben.Chem.
[* 5] Verbindungen werden alsdann dadurch zu stande kommen, daß sich mehrere Atome durch
gegenseitige chem. Anziehung nach bestimmtem Anzahlverhältnisse zu den kleinsten Partikelchen der chem. Verbindung (Molekülen)
zusammenlagern. Vereinigen sich so zwei Elementaratome miteinander zu einem Molekül, so muß dies in
dem Mengenverhältnisse ihrer Atomgewichte geschehen; sind dagegen von einem der Elemente im Molekül der Verbindung mehrere
Atome vorhanden, so wird die Gewichtsmenge desselben durch das Produkt aus dem Gewichte eines Atoms und der Anzahl der Atome
ausgedrückt werden müssen.
Das Gesetz der einfachen multiplen Proportionen ist dann die notwendige Folgerung der Atomtheorie. Wesentlich gestützt
wird die Atomtheorie weiterhin durch die Isomerie (s. Isomer) chem. Körper, indem die Existenz von Substanzen, die nach Art und Mengenverhältnissen
ihrer Bestandteile vollkommen gleich, nach ihren Eigenschaften aber durchaus verschieden sind, nur verständlich ist durch
die, übrigens in zahllosen Einzelfällen bereits bestimmt nachgewiesene verschiedenartige Gruppierung derselben Art und
Anzahl von Einzelatomen in den Molekülen der Verbindungen. Ohne die Atomtheorie ist eine wissenschaftliche Chemie heute undenkbar. Auch
viele physik. Thatsachen lassen sich ohne sie nicht begreifen.