AlCh 1 2. Atombau und PSE
Chemietechniker ILS 2.1 bis 2.2.1
Chemietechniker ILS 2.1 bis 2.2.1
Set of flashcards Details
Flashcards | 46 |
---|---|
Students | 15 |
Language | Deutsch |
Category | Chemistry |
Level | Other |
Created / Updated | 28.10.2013 / 28.12.2019 |
Weblink |
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Sind die (n – 2) f-Niveaus gefüllt, werden erst die (n – 1) d-Orbitale und dann die
np-Orbitale besetzt (n – Hauptquantenzahl der äußersten Hauptschale).
Die energetische Abfolge der Atomorbitale lautet also:
1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p < 5s < 4d < 5p < 6s < 5d1 < 4f < 5d2–10 < 6p < 7s < 6d1 < 5f < 6d2–10 < 7p
Bringt man die 116 bis jetzt bekannten Elemente in eine Anordnung, bei der Elemente gleicher Valenzkonfiguration übereinander und die gleicher Hauptquantenzahl der Valenzschale nebeneinander stehen, so erhält man das
PSE
Aufbau des PSE
Es wurde deutlich, dass das PSE aus acht Gruppen und sieben Perioden besteht.
Die Hauptgruppen werden meist als a-Gruppen (Ia bis VIIIa) bezeichnet. Sie
haben folgende Namen
Gruppe Valenzelektronenkonfiguration
Name
Ia ns1 Alkalimetalle
IIa ns2 Erdalkalimetalle
IIIa ns2p1 Erdmetalle
IVa ns2p2 Kohlenstoffgruppe
Va ns2p3 Stickstoffgruppe
VIa ns2p5 Chalkogene (Erzbildner)
VIIa ns2p5 Halogene (Salzbildner)
VIIIa ns2p6 Edelgase
Wir hatten oben gesehen, dass auf die Erdalkalimetalle ab der 4.Periode die zehn
Übergangs- oder d-Elemente folgen (IIIb–IIb-Gruppen). Im Gegensatz zu den
Hauptgruppen beginnen die b-Gruppen nicht mit der Ib-, sondern der IIIb-
Gruppe. Grund ist die Anzahl der Valenzelektronen. Die Alkalimetalle bilden die
Gruppe Ia, da sie über ein Valenzelektron (ns1) verfügen. Die IIIb-Elemente Scandium
(4s23d1) und seine Homologen (untereinanderstehende) besitzen aber drei
Valenzelektronen (ns2(n – 1)d1).
Um die 10 d-Elemente in acht Gruppen zu gliedern, wurden in der VIIIb-Gruppe
jeweils drei chemisch ähnliche Elemente zusammengefasst: Fe-Co-Ni, Ru-Rh-Pd
sowie Os-Ir-Pt
Die inneren Übergangselemente bilden eine Reihe von je 14 Elementen, die nicht
in ein 8er-Schema gepresst werden können. Auch von den chemischen Eigenschaften
her würde dies keinen Sinn machen, da sich die Actiniden und vor allem die
Lanthaniden untereinander chemisch äußerst ähnlich sind. Die f-Elemente werden
daher ausgegliedert. Symbolhaft finden Sie im PSE hinter La und Ac einen
dicken Strich für die Position der f-Elemente
LA- Lanthaniden- innere Übergangselemente 4f Elemente
Ac-Actiniden 5f Elemente
Wieviele Protonen Neutronen und Elektronen besitzen
das 5827Co2+ Ion und das 5927Co3+ Ion
27p +31n +25e
27p + 32n + 24e
5827Co2+ Ion
Wie heissen die Grössen die sich hinter 58 und 27 verbergen ?
58 = MZ = Massezahl ( Protonen+Neutronen )
27 = KZ = Protonenzahl
Haben die verschiedenen Nuklide eines Elementes gleiche chemische
bzw. physikalische Eigenschaften? Begründung
Isotope eines Elementes besitzen gleiche chemische Eigenschaften, da ihre Elektronenkonfiguration identisch ist. Die physikalischen Eigenschaften
sind unterschiedlich z. B. die Masse.
Warum finden sich in der 1. Periode zwei, in der 2. Periode acht und in
der dritten Periode ebenfalls acht Elemente?
1. Periode: Auffüllung 1s mit 2 Elektronen → 2 Elemente
2. Periode: Auffüllung von 2s und drei 2p → 8 Elemente
3. Periode: nach Auffüllung von 3s und 3p (8 Elemente) wird nicht 3d,
sondern 4s besetzt; die folgenden Elemente gehören damit in
die 4. Periode
Warum beginnen die d-Elementreihen in der 3. und nicht wie die
Hauptgruppenperioden in der 1. Nebengruppe?
Die Elemente der 3. NG verfügen über drei Valenzelektronen
ns2(n – 1)d1
Warum sind alle NG-Elemente Metalle?
Die NG-Elemente folgen auf die Erdalkalimetalle und haben wie sie in
der äußersten Schale ns2. Die Unterschiede in den inneren Schalen
haben geringeren Einfluss.
Warum befinden sich die 3d-Elemente in der 4. Periode?
Weil vor Auffüllung von 3d bereits 4s besetzt wurde
Warum enthalten die 6. und 7. Periode jeweils 10 d-, aber 14 f-Elemente?
Weil die d-Unterschale 5, die f-Unterschale 7 Orbitale besitzt.
Wie heißen und lauten die drei Regeln zur Besetzung von Orbitalen?
Pauli-Prinzip: ein Orbital kann maximal 2 Elektronen mit antiparallelem Spin aufnehmen.
Hundsche Regel: Energiegleiche Orbitale werden zunächst einzeln und spinparallel besetzt.
Aufbau-Prinzip: Orbitale werden nach steigender Energie besetzt.
Welche Bedeutung haben die drei besprochenen Quantenzahlen für die
Eigenschaften eines Orbitals?
n bestimmt Größe und Energie, l bestimmt Form und Energie,
ml bestimmt die räumliche Orientierung.
Atome sind aus drei Elementarteilchen aufgebaut: ???
Protonen p +1 M in g/mol ≈ 1
Neutronen n +-o M in g/mol ≈ 1und
Elektronen e -1 M in g/mol ≈ 5*10-4
Die Art eines Elementes wir durch die Anzahl der ??? im ??? festgelegt. Diese Zahl heißt ??? oder ???
Protonen im Kern
Kernladungszahl KZ oder Ordnungszahl OZ
Alle H-Atome weisen unabhängig vom Fundort immer ein Proton im Kern auf, C-Atome immer 6. Alle H-Atome verfügen damit über ein Elektron in der Hülle, die C-Atome über 6 Elektronen. Da für die chemischen Eigenschaften die Elektronenhülle verantwortlich ist, kann man erwarten, dass die beiden Elemente sehr unterschiedliches Verhalten zeigen werden.
Interessanterweise spielt die Neutronenzahl des Kerns für die Art des Elementes offensichtlich keine Rolle. Es gibt nun Elemente, die besitzen bei gleicher Protonenzahl (sonst läge ja ein anderes Element vor) immer auch gleiche Neutronenzahl.
Diese 20 Elemente ( F,NA, P, Al usw) nennt mann ???
Reinelemente
??? bestehen aus mindestens zwei Isotopen. Isotope eines Elementes enthalten bei gleicher Protonenzahl unterschiedliche Neutronenzahl.
Die Neutronenzahl erfasst man indirekt mit Hilfe der Massenzahl MZ, die gleich der Anzahl der Nukleonen ist.
Mischelemente
Die molare Masse eines Elementes liegt in der Nähe der ???
Massenzahl des Hauptisotops
Wie lassen sich nun die unterschiedlichen Kerne (Nuklide) formelmäßig darstellen? Man arbeitet mit dem sogenannten Nuklidsymbol. Um das Elementsymbol E sind vier Positionen definiert
Massenzahl Ladungszahl
E
Kernladungszahl stöchiometr. Faktor
Die Zusammensetzung des Kerns wird eindeutig durch MZ und KZ festgelegt. Ist die Art des Elementes bekannt, muss nur noch MZ wiedergegeben werden:
z.B. 1H, 2H; 12C, 13C, sprich H-zwei, C-13
Isotope eines Elementes besitzen ??? chemische Eigenschaften.
gleiche
1. Bohrsches Postulat
Elektronen, die einen Kern umkreisen, verlieren keine Energie.
2. Bohrsches Postulat
Elektronen, die einen Kern umkreisen, befinden sich auf Kreisbahnen mit definierten Radien. Es gibt eine kernnächste Bahn; dichter als es dieser Bahn entspricht, kann sich kein Elektron am Kern aufhalten. In definierten Abständen folgen die weiteren unendlich vielen Kreisbahnen. Wir nennen diese Kreisbahnen heute Hauptschalen und adressieren sie mit Hilfe der sog.Hauptquantenzahl n.
Hauptschalen
Hauptquantenzahl n ist ganzzahlig und beginnt mit dem Wert 1 für die Kernnächste Bahn die sog. K-Schale, für die zweitinnerste Bahn ist n=2 usw
Schale = K L N M O P
n = ? ? ? ? ? ?
1 2 3 4 5 6 ... unendlich
Da bei den bisher bekannten 116 Elementen maximal die innersten 7 Hauptschalen benötigt werden, müssen wir uns um den Buchstaben für die Hauptschale n = ∞ keine Gedanken machen
3. Bohrsches Postulat
Ein Elektronenübergang zwischen den Hauptschalen ist zulässig.
3. Bohrsches Postulat
Ein Elektronenübergang zwischen den Hauptschalen ist zulässig.
Um dieses Postulat anwenden zu können, müssen wir zunächst die Frage klären, in welcher der unendlich vielen Hauptschalen eines Wasserstoffatoms sich das Elektron befindet. Hierbei hilft uns das Energieprinzip der Natur:
Die Natur versucht immer, den energieärmsten Zustand einzunehmen
Der energieärmste Zustand eines Systems liegt dann vor, wenn es am meisten Energie verloren hat. Das bedeutet für das Wasserstoffatom, dass sich das Elektron in der K-Schale befindet. Dieser Zustand des Wasserstoffatoms ist Jahrmillionen existent, wenn man ihm keinen Reaktionspartner anbietet oder Energie zuführt. Ein solcher Zustand heißt ???
Grundzustand
Zwischen der K-Schale und der L-Schale besteht eine Energiedifferenz ΔE1. Wenn wir jetzt den H-Atomen z. B. durch Erhitzen Energie zuführen und die Temperatur der Flamme ausreicht, kann das Elektron nach dem 3. Bohrschen Postulataus der K-Schale in die L-Schale angehoben werden. Man spricht von einer Anregung, der resultierende Zustand heißt ???
angeregter Zustand
Quantenzahlen und Orbitalmodell:
Man stellte fest, dass beim Rücksprung des angeregten Elektrons (auch wenn mehrere Elektronen vorhanden sind, wird immer nur eins angeregt) aus der L-Schale (beim H-Atom eine Linie) bei höheren Atomen zwei Emissionslinien auftraten die zwar energetisch dicht beieinander lagen, aber dennoch deutlich getrennt vorlagen.
Man musste daraus den Schluss ziehen, dass die Hauptschale n=2 (L-Schale) in wirklichkeit aus zwei Schalen besteht die wir unterschalen nennen.
Beide Unterschalen gemeinsam bilden die L-Schale.
Beim Rücksprung aus der M-Schale (beim H-Atom eine Linie) beobachtete man bei höheren Atomen drei Linien. Die M-Schale besteht also aus drei Unterschalen. Allgemein gilt:
Jede Hauptschale n besteht aus n Unterschalen
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