Atome

Atommodelle, Atomorbitaltheorie, Aufbau von Atomen, etc.

Atommodelle, Atomorbitaltheorie, Aufbau von Atomen, etc.


Jan Schneider
Diese Lernkarten bieten einen umfassenden Überblick über die grundlegenden Konzepte der Atomphysik und -chemie auf Universitätsniveau. Sie behandeln Themen wie Elektronenkonfigurationen, Orbitale, Atomgrößen, Spektrallinien und die Eigenschaften von Atomen und ihren Bindungen. Besonders nützlich sind sie für Studierende der Chemie und Physik, die ein tieferes Verständnis der atomaren Struktur und der quantenmechanischen Prinzipien erlangen möchten.
Cartes-fiches
26
Utilisateurs
10
Langue
Allemand
Catégorie
Chimie
Niveau
Université
Créé / Mis à jour
21.01.2013 / 20.06.2025

Cartes-fiches

Die zwei wichtigsten Formeln, die Photonen und elektromagnetische Strahlung beschreiben.

  1. c = lambda * f
  2. E = h * f

Entstehung Linienspektrum / Atomspektrum

Wird eine chemische Substanz erhitzt, so strahlt diese Licht ab. (Elektronen werden auf eine höhere Bahn angehoben)  Wird dieses Licht mit einem Prisma in die einzelnen Wellenlängen gebrochen, dann erhält man Linienspektren, die für jedes Element verschieden sind.

Gleichung für Frequenz des abgestrahlten Lichts bei Atomen.

f = z2 * RH *  (1/n12 - 1/n22)

z: Ordnungszahl

n: Schalenzahl/Periode

Bohrsches Atommodell

eine Folgerung der Linienspektren

  • Elektronen bewegen sich nur auf bestimmten Kreisbahnen (Schalen) --> Diskrete Energie
  • Jede Schale eine bestimmte Energie
  • Elektronen können auf höhere Bahnen angeregt werden, fallen dann wieder unter Strahlungsemission zurück in den Grundzustand.

Namen der Folgen von Spektrallinien

Lyman-Serie: zurück auf 1. Schale

Balmer-Serie: zurück auf 2. Schale

Paschen-Serie: zurück auf 3. Schale

Brackett-Serie: zurück auf 4. Schale

Was ist die Kernaussage von der De-Broglie-Gleichung

Jedes bewegte Objekt kann als Teilchen wie auch als Welle beschrieben werden.

lambda = h / (m*c)

für Materie   lambda = h / (m*v)

Heinsebergsche Unschärferelation

Es ist unmöglich den Impuls und den Ort eines Teilchens gleichzeitig zu bestimmen.

dx * (m*dv) >= h / (4*pi)

Folgerung: Elektronen können sich nicht auf Kreisbahnen bewegen.

Nutzen der Schrödingergleichung

Dient der Berechnung der Wellenfunktionen (Orbitale) der Elektronen in Atomen.

Das Quadrat der Wellenfunktion gibt die Wahrscheinlichkeit ein Elektron an einem gewissen Ort anzutreffen.

Was ist ein Atomorbital

ein 3-D Modell der Wellenfunktion von Elektronen von einem Atom. zeigen den wahrscheinlichsten Aufenthaltsbereich von Elektronen.

Ein AO wird durch die 3 Quantenzahlen beschrieben.

Die Vier Quantenzahlen.

  • Hauptqu.  n = 1,2,3,....   Schale, energie
  • Nebenqu. l=0,1,2,...,n-1  Unterschale
  • Magnetqu.  m = -l,...,0,..., +l   Orbitale
  • Spinqun.   s = +-1/2      Spinzustand

Eigenschaften von s-Orbitale

  • spährisch
  • l = 0
  • 1 Orbital pro Schale

Eigenschaften von p-Orbitalen

  • Hantelförmig
  • entlang d. Achsen
  • l = 1
  • 3 entartete Orbitale pro Schale

Eigenschaften von d-Orbitalen

  • 5 entartete Orbitale pro Schale

wieso kommt ein 3d Orbital erst nach dem 4s Orbital?

Aufgrund gegenseitiger Durchdringung und Abschirmung

Pauli Prinzip

  • Alle Elektronen in einem Atom müssen sich mind. in einer Quantenzahl unterscheiden.
  • 2 Elektronen pro Orbital

Hund'sche Regel

Zuerst alle entarteten Orbitale einfach mit Elektronen mit gleichem Spin besetzen

diamagnetisch

leicht vom Magnet abgestossen

gepaarte e

paramagnetisch

vom magneten angezogen durch ungepaarte e

Paramagnetismus ist viel stärker als Diamagnetismus

Strukturanalyse am Kristall

Mit Hilfe der Bragg-Streuung kann man den Abstand zwischen den Teilchen in Kristallen herausfinden.

n*lambda = 2*d*sin(alpha)

Atomgrösse

Laut Wellenmechanik hat ein Atom keine genau definierte Grösse, sondern nur einen Bereich, wo sich die Elektronen mit höchster Wahrscheinlichkeit befinden. Die abstossende Kraft zwischen zwei Atomen ist immer gleich, aber die anziehende Kraft variiert und entscheidet so über den radius der Bindung.

Kovalenzradius, Van-der-Waals-Radius, Ionenradius, Metallradien

Atomradien

  • zunahme in der Gruppe --> weniger Kernladung durch Abschirmung
  • Abnahme in der Periode --> e in gleicher Schale schirmen kaum ab. Ausnahme Übergangsmetalle: hier werden d-Orbitale besetz, weshalb gegen ende die radien sogar zunehmen.

Ionisierungsenergie

Energie, um einem Atom im Gaszustand ein e zu entfernen.

  • zunahme innerhalb Periode, da effektive Kernladung zunimmt
  • abnahme in Gruppe, da atome grösser werden

Ausnahmen: Ionisierungsenergie ist grösser bei

  • Edelgasen
  • halb besetzten p obitale
  • äusserstes s-orbital besetzt und wenn vorhanden d orbital vollbesetzt

Gitterenergie

Energie, die bei der Bildung von Ionen in der Gasphase frei wird.

Sie ist umso grösser je

  • höher die Ladung (wichtiger)
  • kleiner die Ionen

Edelgas- und pseudo Edelgaskonfigurationen

Sind besonders stabil

  • s2
  • s2p6
  • d10 (die letzten zwei Gruppen der Nebenelemente und 3. Hauptgruppe)
  • d10s2 (3,4 und 5 Hauptgruppe ab 4. Periode, da dort erst d-Orbitale vorhanden)

Elektronenaffinität

Energie, die bei der Aufnahme eines e durch ein Atom in der Gasphase umgesetzt wird.

  • steigt bei kleineren Atomen, da e näher am Kern
  • stabile Elektronenkonfigurationen nehmen schwerer e auf.

Elektronegativität

mass für die Fähigkeit eines Elements in einer kov. Bindung die Bindungselektronen an sich zu ziehen.

Mass für die Polarisierbarkeit einer Bindung.

psi = k ( I + Eea)

Étudier