chemie Modelle zum Atombau

Ein Körper kann elektrisch positiv oder negativ geladen sein. Ladungsteäger mit gleichartigen Ladungen stossen sich ab, ungleichartig geladene Ladungsträger ziehen sich an. Ein geladener Körper ist von einem elektrischen Feld umgeben, das in alle Raumrichtungen wirkt

Formelzeichen: Q

Einheit: Coulomb (C

Die Kraft ist umso grösser, je höher ihre Ladungen sind und je kleiner der Abstand. Die Kraft ist direkt proportional zum Produkt der beiden elektrischenLadungen und ungekehrt proportional zum Quadrat ihres Abstands. 

Wenn sich elektrische Ladungsteäger bewegen, spricht man von elektrischem Strom. Ähnlich wie das Wasser eines Baches, das nur fliesst, wenn es ein Gefälle hat, fliesst ein elektrischer Strom nur, wenn eine Spannung besteht. Elektrischer Strom kann nur in elektrischen Leitern fliessen, in Isolatoren ist das unter normalen Bedingungen nicht möglich

Atome bestehen aus subatomare Teilchen: Protonen, Neutronen und Elektronen

(p+) sind positiv geladene subatomare Teilchen. Ihre Masse beträgt etwa 1 u, ihre Ladung ist 1+ ( eine positive Elementarladung)

(n) sind ungeladene subatomare Teilchen, ihre Masse (ca 1 u) ist etwas grösser als die eines Protons

(e-) sind negativ geladene subatomare Teilchen, sie sind etwa 2000-mal leichter als Protonen, ihre Masse ist etwa 1/2000 u

-Atom bestehen aus einem Kern und einer Hülle

-Der Kern enthält alle positiven subatomare Teilchen und besitzt praktisch die gesamte Masse des Atoms. Seine Ladung entspricht der Anzahl der Protonen.

-Die negativ geladenen Elektronen bewegen sich mit hoher Geschwindigkeit suf kreisförmigen Bahnen um den Kern. Ihre Zahl entspricht der Zahl der Protonen, da das Atom als Ganzes ungeladen is

Die Atome eines Elements sind spezifiziert durch die Protonenzahl, auch Kernladungszahl oder Ordungszahl genannt. Atome verschiedener Elemente unterscheiden sich immer in der Protonenzahl

zu den Nukleonen gehören die positiv geladenen Protonen und die elektrisch neutrale Neutronen. Protonen und Neutronen haben annähernd die gleiche Masse, die Masse der Elektronen ist dagegend vernachlässigbar klein. Daher konzentriert sich die ganze Masse eines Atoms im Kern. Da der Atomkern, neben den Neutronen, nur positiv geladene Protonen enthält ist er positiv geladen. Die Kernladungszahl gibt die Höhe dieser Ladung an, sie entspricht der Anzahl Protonen.

kurz gefasst:

die positiv geladenen Protonen und die elektrisch neutralen Neutronen sind die Bausteine des Atomkerns, die Nukleonen. Der Atomkern ist durch die Protonen positiv geladen, die Höhe der Ladung, die Kernladungszahl, entspricht der Protonenzah

Atome eins Elements stimmen in der Protonenzahl übereinstimmen, aber können sich in der Neutronenzahl unterscheiden. Solche Atome haben eine unterschiedliche Anzahl Nukleonen und damit auch eine unterschiedliche Atommasse. Die Nukleonenzahl oder Massenzahl eines Atoms gibt darüber Auskunft. Die Anzahl Neutronen eine Nuklidsorte lässt sich aus Der Differenz der Nukleonzahl und der Ordnungszahl (Protonenzahl) ermitteln. Zur charakerisierung eines Nuklids muss daher neben der Protonenzahl auch die Gesamtzahl der Nukleonen oder die Nukleonzahl angegeben werden

Isotope Nuklide sind Atome mit gleicher Protonenzah, die sich in der Neutronenzahl unterscheiden. Isotope unterscheiden sich in ihrem chemischen Verhalten nicht

Reinelemente bestehen aus einer einzigen Nuklidsorte. In Mischelementen sind mehrere Nuklidsorten gemischt. Die Atommassen von Mischelemnten sind Mittelwerte

Wenn ein Atomkern instabil ist, d.h. besonders gross ist oder ein ungünstiges Verhältnis zwischen Protonen und Neutronen aufweist, ist er radioaktiv. Er wandelt sich um, bis er einen stabilen, energiearmen Zustand erreicht hat. Dabei spaltet er Teilchen ab und stösst Energie aus. Beim Abspalten der Teilchen spricht man von Zerfall, bei deren Aussendung von der entsprechenden Strahlun

Beim alpha-Zerfall wird ein alpha-Teilchen aus 2Protonen und 2Neutronen (ein Helium-Kern) abgespalten und als alpha-Strahlung ausgesandt. Der instabile Kern wandelt sich in ein neues Element um, die Nukleonenzahl sinkt um 4, die Ordnungszahl um 2 

Beim beta-Zerfall wird ein Neutron in ein Proton umgewandelt und eine negative Ladung in Form eines Elektrons vom Kern ausgestossen (beta-Strahlung). Auch hier wandelt sich der instabile Kern in ein neues Element um: Die Nukleonenzahl bleibt konstant , aber die Ordnungszahl steigt um 1 

Durch die Gamma-Strahlung gibt der Kern viel Energie ab. Seine Protonen und Neutronenzahl ändert sich nicht, es findet also keine Umwandlung in ein anderes Element statt. Viele alpha und beta straglungen sind auch von gamma-strahlungen begleitet. gamma strahlungen lassen sich im elektrischen Feld nicht ablenken, haben in der Luft eine Reichweite von mehreren Kilometern und durchdringen auch dicke Metallplatten. Da sie sehr energiereich sind, sind sie für lebende Zellen besonders gefährlic

Ionen sind geladene Teilchen. Die Ionenladung wird als arabische Zahl mit dem entsprechenden Ladungszeichen rechts oben neben das Symbol geschriebe

Die Elektronen eines Atoms lassen sich durch Zufuhr von Energie, der lonisierungsenergie (IE), abspalten. Die IE ist umso grösser, je energieärmer das abzuspaltende Elektron ist. Energiearme Elektronen werden vom Kern stärker angezogen, weil sie ihm näher sind.

Die Ionisierungsenergie für die Elektronen eines Atoms nehmen mit jedem abgespaltenen Elektron zu. Die Zunahme ist aber nicht gleichmässig. Grosse Differenzen in den IE zeigen, dass sich die betreffenden Elektronen in ihrer Energie stark unterscheiden: Sie werden verschiedenen Energiestufen zugerechnet. Die Verteilung der Elektronen auf die maximal sieben Energiestufen (K-Q) nennt man Elektronenkonfiguration.

Nach dem Schalenmodell hält sich jedes Elektron der Atomhülle bevorzugt im Bereich einer Kugelschale mit bestimmtem Abstand vom Kern auf. Jede Schale entspricht einer Energiestufe. Die energieärmsten Elektronen sind auf der innersten Schale (K-Schale), die energiereichsten auf der äussersten. Die Zahl der Elektronen auf einer Schale ist beschränkt.

Die maximale Elektronenzahl Z einer Schale kann aus der Schalennummer n berechnet werden nach der Formel Z = 2n^2. Die Verteilung der Elektronen auf die Schalen folgt dem Prinzip des Energieminimums, die energieärmeren, inneren Schalen werden zuerst besetzt. 

Bei Schalen mit mehr als acht Plätzen müssen die Energieunterschiede innerhalb der Schale berücksichtigt werden, weil die energiereichsten Elektronen einer Schale die grössere Energie haben als die energieärmsten der höheren Schale. Innere Schalen mit mehr als acht Plätzen müssen darum nicht voll besetzt sein. Nach der Besetzung mit acht Elektronen wird eine neue Schale begonnen

Auf der äussersten Schale sind maximal acht Elektronen, man nennt sie Valenzelektronen. Sie sind für das chemische Verhalten der Atome bestimmend. Die maximale Anzahl an Valenzelektronen ist 8, man nennt sie Edelgaskonfiguration. Die Edelgaskon-figuration ist ein sehr stabiler und daher für alle Atome ein sehr erstrebenswerter Zustand

Als Atomrumpf bezeichnet man das Atom ohne die Valenzelektronen. Die Rumpfladung ist immer positiv und entspricht zahlenmässig der Anzahl der Valenzelektrone