Brownsche (Molekular)Bewegung als “Nachweis” für die Gültigkeit des einfachen Teilchenmodells (Sek 1)

Im Rahmen des naturwissenschaftlichen Unterrichts verwendet man oft das sogenannte einfache Teilchenmodell. Ein wesentlicher Punkt dieses Modells ist, dass alle Teilchen (auch Teilchen eines Feststoffes) in ständiger Bewegung sind. Diese Bewegung ist umso stärker, je höher die Temperatur ist.

Ein Nachweis für diese Annahme ergibt sich durch die sogenannte Brownsche Bewegung. Die Brownsche Bewegung dient als “Nachweis” dafür, dass

1. die Materie aus kleinen, nicht sichtbarer Teilchen besteht

2. diese Teilchen sich ständig bewegen

und damit dient die Brownsche Bewegung als experimenteller Nachweis für die “Gültigkeit” des einfachen Teilchenmodells

Die Brownsche Bewegung wird nach ihrem Entdecker Robert Brown bezeichnet. In seinen Versuchen untersuchte er dabei das Verhalten von Pollenkörnern in Wasser unter dem Mikroskop. Dabei beobachtete Brown eine Bewegung der Pollenkörner in dem Wasser, wobei die Bewegung eher zufällig (nicht gerichtet) erscheint. In seinen Beobachten bezeichnete er die Bewegung als Zickzack-Bewegung.

In seinen weiteren Versuchen stellte er zudem fest, dass sich die Pollen umso stärker bewegen (im Durchschnitt), je höher die Temperatur des Wassers ist. Somit kann die beobachtbare Brownsche Bewegung experimentell die auch diese Annahme des einfachen Teilchenmodells bestätigen.

Im Ergebnis wird die Brownsche Bewegung von sich ständig bewegenden Teilchen, die unregelmäßig zusammenstoßen, verursacht. Beobachten wir beispielsweise den Zigarettenrauch in der Luft, so sehen wir -wie die Rauchteilchen- hin und hergerissen werden, bis sie “verschwinden” (nicht mehr sichtbar sind, weil zu klein). Mit diesem einfachen Versuch kann so gezeigt werden, dass die kleinsten, nicht sichtbaren Moleküle in der Luft (Sauerstoff, Stickstoff) mit den Rauchteilchen zusammenstoßen und diese (in alle Richtungen) bewegen

Weiterführende Informationen zur Brownschen Bewegung

Die Brownsche Bewegung dient aber nicht nur als experimenteller Nachweis für das einfache Teilchenmodell, sondern für viele weitere andere naturwissenschaftlichen Phänomene

Moleküle bewegen sich aufgrund ihrer thermischen Energie. Diese Bewegung folgt den Grundgesetzen der klassischen Mechanik bzw. Wärmelehre. Durch die Vielzahl der Teilchen, die in der Materie vorhanden sind, kommt es zu ständigen unregelmäßigen Stoßen zwischen den Teilchen. Durch diese Stöße wird die Brownsche Bewegung hervorgerufen, deren Bewegung sich als “Chaos” beschreiben lässt. Dies ist auch der Grund dafür, warum (speziell in der physikalischen Chemie) nur noch Wahrscheinlichkeiten angegeben werden können. So kann für eine Brownsche Bewegung nur eine Wahrscheinlichkeit ausgesagt werden.

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Organische Chemie