N. F. XX. Nr. 49 



Naturwissenschaftlichc Wochenschrift. 



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Zur Frnge der Atomsymmetrie. 



In der Festschrift aus AnlaB des 70. Geburts- 

 tages von Cornelio Doelter (Dresden und 

 Leipzig, Theodor Steinkopfi", 1920) befafit sich 

 H. Tertsch in einem Abschnitt seiner ,,An- 

 merkungen zur rontgenographischen Erschliefiung 

 der Kristallstruktur" mit der heute besonders dis- 

 kutierten Frage der Atomsymmetrie. Soil die 

 Kristallsymmetrie ihre restlose Erklarung finden, 

 so geniigen in mehr als einem Fall, wo die zu- 

 grunde liegende Strukturart durch Rontgenstrahlen- 

 analyse erschlossen worden ist, die Symmetrie- 

 verhaltnisse des ermittelten Gitterbaues allein noch 

 nicht, man wird vielmehr noch zur Heranziehung 

 und Oberpriifung der Symmetrie der Atome ge- 

 zwungen. Wir kb'nnen mit Sicherheit annehmen, 

 daS rein elektrische Krafte diese Symmetrie be- 

 herrschen, und es lafit sich zeigen, daQ die zu- 

 nachst so einfach erscheinende Vorstellung einer 

 Kugelsymmetrie der Atome verfehlt ist. Auch 

 das Bohr sche Atommodell und seine Wirtelnatur 

 kann zum mindesten nicht der Symmetriebe- 

 dingung fur alle Elemente entsprechen. Dafiir 

 liegt z. B. ein schlagender Beweis in der Tatsache, 

 dafi bei der rontgenographisch einwandfrei er- 

 schlossenen Diamantstruktur zwei flachenzentrierte 

 Wiirfelgitter so ineinander gestellt sind, da8 sich 

 einzehie C-Atome innerhalb des Gitters genau im 

 Schnittpunkte mehrerer dreizahliger Deckachsen 

 befinden, demnach nicht einfach wirtelig gebaut 

 sein konnen. Aufierdem haben bereits Born und 

 Lande festgestellt, da8 dieAnordnung der Elek- 

 tronenbahnen in gleichen Bahnebenen, also 

 Wirtelbau, z. B. in bezug auf die Kompressibilitat 

 unter Zugrundelegung elektrischer Kraftwirkungen 

 zu den Tatsachen widersprechenden Werten fiihrt, 

 dafi dagegen fur das Atom mindestens die Wiirfel- 

 symmetrie gelten musse. Sie denken sich die 

 Elektronen in den Ebenen eines Oktaeders zen- 

 trisch symmetrisch kreisen, so dafi ein in derr 

 Ecken mit Elektronen besetzter Wiirfel bei der 

 Bewegung der Elektronen in ihren Bahnen rhyth- 

 misch nach einer der drei Hauptachsen gedehnt 

 bzw. verkiirzt erscheint Gegeniiber der einfach 

 flachenhaften haben wir hier also eine r a u m - 

 liche Bahnverteilung der Elektronen, die man 

 sich am einfachsten auf einer Kugeloberflache 

 denken kann. Zu diesen sich widersprechenden 

 beiden Vorstellungen bemerkt nun Tertsch, dafi 

 zwischen dem rein flachigen Bohrschen Atom- 

 modell und dem raumlich isotropen Bornschen 

 Modell noch die Moglichkeit eines zwar raum- 

 lich en, aber nicht isotropen Atombaues 

 wenigstens fur jene Elemente, denen die tesserale 

 Symmetrie auf alle Falle abgesprochen werden 

 mufi, angenommen werden kann. Natiirlich mufi 

 dann fur jedes Element gesondert die Atomsym- 

 metrie und die raumliche Anordnung der Elek- 

 tronenbahnen bestimmt werden. Unter Zugrunde- 

 legung der bekannten Kosselschen *) Vor- 



') Ann. d. Physik 49, 229 (igi6). 



stellungen von der Bedeutung des ,,Edelgastypus" 

 fiir die chemischen Perioden und fur das Zustande- 

 kommen der ,,heteropolaren Verbindungen", kommt 

 Tertsch zur Formulierung der folgenden Fragen, 

 die das Problem der Atomsymmetrie umschliefit. 1 ) 

 i. Wie kommt der Edelgastypus zustande und 

 woher stammt seine physikalische und chemische 

 Sonderstellung ? 2. Was lafit sich iiber die Atom.- 

 symmetrie der iibrigen Elemente aussagenf 



Bei Betrachtung der chemischen Perioden von 

 zweimal je 8 Elementen, darauf zweimal je 18 

 Elementen, die sich an das Helium anschliefien 

 und denen die ,,Periode der seltenen Erden" mit 

 32 Elementen und schliefilich noch weitere 6 Ele- 

 mente folgen, kommt Tertsch zu einer auf 

 Grund der raumlichen Verteilung der Elektronen- 

 bahnen sehr plausiblen Erklarung fiir die ge- 

 nannten Zahlenverhaltnisse (8, 8, 18, 18, 32, 6). 

 Da infolge des Kraftegleichgewichtes zwischen je 

 zwei Elektronen bzw. einem Elektron und dem 

 positiven Kerne eine Annaherung nur bis zu einer 

 ganz bestimmten Entfernung moglich ist, kann 

 man sich roh bildlich jedes Elektron als Zentrum 

 eines mehr oder weniger kugeligen Abstofiungs- 

 bereiches denken, innerhalb dessen auch die Bahn 

 des Elektrons liegen mufi. Auf diese kugeligen 

 Wirkungsbereiche der Elektronen sind nun ein- 

 fach die Gesetze der dichtesten Kugelpackung 

 anzuwenden, um ein Bild von ihrer wahrschein- 

 lichsten raumlichen Verteilung zu gewinnen. Eine 

 bestimmte Anzahl von Abstofiungsspharen werden 

 rund um den Atomkern als Mittelpunkt mit ihren 

 Zentren auf konzentrischen Kugelschalen ange- 

 ordnet sein. Im Mittelpunkt des Atomes ist der 

 positive Kern gemeinsam mit den beiden He- 

 Elektronen als isotrope Masse anzunehmen. Dieser 

 Typus des Heliums bildet den Ausgangspunkt fiir 

 den weiteren Aufbau der folgenden Atome. Das 

 um 8 Elektronen reichere Neon erhalt man, wie 

 dies Born und Lande taten, durch Anordnung 

 von 8 Elektronenbereichen auf einer gemeinsamen 

 Kugelschale in den Normalenrichtungen eines 

 regularen Oktaeders. Alle Krafte sind hier so 

 genau ins Gleichgewicht gesetzt, dafi eine wesent- 

 liche Aufienwirkung dieses Atombaues kaum zu 

 erwarten ist, wie es in der Tat der volligen che- 

 mischen und physikalischen Indifferenz des Edel- 

 gastypus entspricht. - - Bei dem nachsten Typus 

 des Argons mufi der obige Gedankengang zunachst 

 wiederholt werden, man gelangt bei etwas grofierem 

 Durchmesser der AbstoBungsbereiche zu weiteren 

 8 ,,Elektronenkugeln", die mit ihren Zentren ge- 

 nau wie die der inneren Achterschale in den Ok- 

 taedernormalen angeordnet sind. Bei dem 



nachsten Typus in der dritten kugeligen Elek- 

 tronenschale werden die nochmals etwas ver- 

 grofierten Abstofiungsbereiche ihre Gleichgewichts- 

 lagen gegeniiber den beiden inneren Hiillen und 



') Die gleichen Fragcn sind von Tertsch behandelt in 

 der Albeit: ,,K.ristallographische Bemcikungen zum Atorabau". 

 Sitz.-Ber. d. Wiener Akademie. Math, naturw. Kl. I, 129, 91 



(1920). 



