NT S 100
Kapitel 10
Kapitel 10
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Cartes-fiches
Ionen:
- elektrisch geladenes Atom oder Molekül.
- im neutralen Zustand genau so viele Elektronen wie Protonen.
- Ionen sind bei Elektronenmangel positiv und bei Elektronenüberschuss negativ geladen.
Elektrische Ladung:
- In Metallen
- In Schmelzen und Lösungen von Salzen
- Elektronen transportieren elektrische Ladung
- Ionen sind die Ladungsträger
Elementarladung (e)
Ladung eines Elektrones --> kleinste bekannte Ladungsmenge
Ionenladung:
- einfach oder mehrfach elektrisch geladen
- Metalle immer positiv geladene Ionen (Kationen)
- Nichtmetalle meistens negativ geladene Ionen (Anionen)
Einfach oder Mehrfachgeladene Ionen bei Metallen?
Stellun gim PSE:
- Alkali (1. Gruppe): einfach positiv
- Erdalkali (2. G): zweifach positiv
- 3. Gruppe: dreifach positiv
Einfach oder mehrfachgeladene Ionen bei Nichtmetallen?
- Halogene (7. Gruppe): einfach negativ geladen
- 6. Gruppe: zweifach negativ geladen
- 5. Gruppe: dreifach negativ geladen
- 8. Gruppe: KEINE Ionen
Elektronenneutralität: (S. 155)
Stoffe die aus Ionen aufgebaut sind, sind immer elektrisch neutral
Unterschied zwischen Ionen und Atomen?
Atome: elektrisch neutral
Ionen: elektrisch geladen
Wie untersucht man Stoffe auf ihre elektrische Leitfähigkeit?
Stoffprobe in Stromkreis:
Lämpchen leuchtet oder Strommesser
Unterschied zwischen metallischen Leiter und Schmelzen von Salzen?
- Metallische Leiter: Elektronen transportieren el. Ladung
- Schmelzen und Lösungen von Salzen: Ionen transportieren die Ladung
Schlussfolgerung wenn Schmelzen oder wässrige Lösungen den el. Strom nicht leiten?
Sie enthalten keine Ionen
RUTHERFORDs Streuversuch
- Experiment mit radioaktiven Strahlen:
Werden α-Teilchen durch Gold-Atome (Goldfolie) abgelenkt? - Jedes α-Teilchen erzeugt beim Auftreffen auf Zinksulfid-Schirm ein Lichblitz
Beobachtung:
Sehr stark abgelenkt, manchmal zurückgeworfen als würde es auf ein festes Hindernis prallen --> irgendwo im Atom muss die positive Ladung konzentriert sein
Kern/Hüll - Modell
- Atomkern: Massenzentrum mit positiver Ladung
- Atomhülle: negativ geladenen Elektronen
- INSGESAMMT: Atom: elektrisch neutral
Radioaktivität, Kernspaltung, Bildung von Ionen und das Auftreten der Isotope kann mit dem Kern/Hülle-Modell erklärt werden
Atomgrösse:
Atomkern ist 10 000 mal kleiner als das ganze Atom
Atomkern:
- gesamte positive Ladung
- über 99,9 % der Masse
- ebenfalls aus kleinsten Teilchen
Proton:
- positiv geladen
- Masse: 1 u
Kernladungszahl:
- Anzahl Protonen im Kern
- gleich gross wie Anzahl Elektronen in der Hülle
- Kernladungszahl = Ordnungszahl
Neutron:
- keine elektrische Ladung
- gleiche Masse wie Protonen (Ordnungszahl)
Nukleonen:
- Massenzahl
- Bausteine der Atomkerne
- alle Nukleonen zusammen --> Massenzahl
Kernkraft: Radioaktivität
- Atomkerne fallen nicht auseinander wegen dieser Kernkraft zwischen den Kernteilchen --> Stabilität
- Uran und Radium: grosser Atomkern --> Kernkraft reicht nicht aus um die Bausteine dauerhaft zusammenzuhalten --> Atomkerne zerfallen --> Radioaktivität
Warum gibt es für das Element Wasserstoff zwei weitere Bezeichnungen?
- besitzt mehrere Isotope
- ein Proton und ein Elektron
- Deuterium-Atom: 1 Proton, 1 Neutron, 1 Elektron
- Tritium-Atom: 1 Proton 2 Neutronen, 1 Elektron
- Alle gehören zum Element Wasserstoff, denn sie besitzen EIN Proton
Isotope
- Atome desselben Elements, die sich nur in der Anzahl ihrer Neutronen unterscheidet
- Kennzeichnen: Elementsymbol, Kernladungszahl und Massenzahl:
35Cl, 37Cl
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Modell der Atomhülle
- Schalenmodell: 7 Schalen: K, L, M, N, O, ..
- maximale Anzahl z: z = 2 * n2 (n.. Schalennummer)
- Ordnungszahl: Wieviel Elektronen?
- Elektronen von innen nach aussen verteilt
Ionisierungsenergie
Energie, die erforderlich ist, um ein Elektron vollständig aus der Atomhülle zu entfernen
Energiestufen: (insgesamt 7 Energiestufen möglich)
- 3. Energiestufe:
- weitesten vom Atomkern entfernt
- wenigsten angezogen
- leichtesten abtrennen - 2. Energiestufe:
- stärker vom Kern angezogen
- Abspaltung: braucht mehr Energie - 1. Energiestufe:
- geringsten Abstand zum Atomkern
- grösster Energieaufwand
Was bestimmt das chemische Verhalten?
(Welche Elemente verhalten sich chemisch ähnlich?)
- Die Anzahl der Aussenelektronen
Was sagen die Hauptgruppen aus?
- Hauptgruppennummer = Anzahl der Aussenelektronen
Was ändert sich mit der steigenden Ordnungszahl?
- Atomradien
- Ionenradien
- Ionisierungsenergien
Atomradien
- nehmen in einer Hauptgruppe von oben nach unten zu
- nehmen in einer Periode von links nach rechts ab (steigende Kernladung --> Anziehungskraft zw. Kern und Elektronen wird grösser)
Ionenradien
- Kationen (positiv geladene Ionen) : sind immer kleiner als die Atome, da sie eine Schale weniger besitzen
- Anionen (negativ geladene Ionen): sind immer grösser als die Atome, da sie mehr Elektronen besitzen (Elektronen stossen sich untereinander ab --> benötigen mehr Raum)
Ionisierungsenergie
- Innerhalb der Hauptgruppen: sie nimmt von oben nach unten ab
- Innerhalb der Perioden: sie steigt von links nach rechts an (Kernladung wird grösser --> schwerer Abspaltbar)
Edelgaskonfiguration
Ionen besitzen oft dieselbe Anzahl von Aussenelektronen wie die Atome des Edelgases, das ihnen im PSE am nächsten ist
Ionenbildung
- Ionen werden bei chemischen Reaktionen gebildet
- Metallle reagieren mit Nichtmetallen zu Ionenverbindungen --> Elektronenübergang
- Metallatome geben Elektronen ab, Nichtmetall-Atome nehmen elektronen auf
Ionenladung und PSE:
- Elemente der 1. - 3. Hauptgruppe sind Metalle: bilden positiv geladene Ionen. (Ladungszahl = Gruppennummer)
- Elemente von 5. - 7. Hauptruppe sind Nichtmetalle: bilden negativ geladene Ionen. (Ladungszahl: 8 minus Gruppennummer)
Welche Elemente bilden keine Ionen?
- Kohlenstoff
- Silicium
- Edelgase
Reduktion
- aus einem Oxid wird Sauerstoff abgespalten
- Umkehrung der Oxidation
Quecksilberoxid --> Quecksilber + Sauerstoff; endotherm
Redoxreaktion: Bsp an Kupferoxid
- Oxidation und Reduktion laufen gleichzeitig ab
Kupferoxid + Kohlenstoff -> Kupfer+ Kohenstoffdioxid
Reduktion: Kupferoxid zu Kupfer
Oxidation Kohlenstoff zu Kohlenstoffdioxid
Oxidationsmittel
Stoffe die Sauerstoff an andere Stoffe abgeben
Bsp: Kupferoxid
Reduktionsmittel
Stoffe die anderen Stoffen Sauerstoff entreissen
Bsp: Eisen
Redoxreihe der Metalle
- unedle Metalle haben eine stärkere Reduktionswirkung als edle Metalle
von unedlen Metallen zu edlen geordnet:
Mg, Al, Zn, Fe, Pb, Cu, Ag, Hg, Au