Physik Step 62 (neu)

Lernkarten zu Step 62 des Grundlagenfachs Physik: Atome (Atombau, Energieniveaus, Photonen, Spektrallinien, Kernaufbau, Isotope, Kernkraft, Bindungsenergie).

Lernkarten zu Step 62 des Grundlagenfachs Physik: Atome (Atombau, Energieniveaus, Photonen, Spektrallinien, Kernaufbau, Isotope, Kernkraft, Bindungsenergie).


R. H.
Karten
24
Lernende
0
Sprache
Deutsch
Kategorie
Physik
Stufe
Mittelschule
Erstellt / Aktualisiert
23.10.2026 / 23.10.2026

Lernkarten

Aus welchen zwei Teilen besteht ein Atom, und welche Teilchen enthalten sie?

Atomkern (Protonen positiv, Neutronen neutral; fast die ganze Masse und die gesamte positive Ladung) und Atomhülle (Elektronen negativ, sehr leicht).

Welche Kraft hält die Elektronenhülle am Kern?

Die elektrische Anziehungskraft (Coulomb-Kraft) zwischen dem positiven Kern und den negativen Elektronen – ungleichnamige Ladungen ziehen sich an.

Was ist gemeint mit „ein Atom ist fast vollständig leer“?

Der Kern ist winzig im Vergleich zur Hülle (Erbse im Fussballstadion); fast der ganze Raum enthält kein festes Teilchen, nur ganz aussen die leichten Elektronen.

Welche Kraft übernimmt im einfachen Atommodell die Rolle der Zentripetalkraft auf das kreisende Elektron?

Die Coulomb-Anziehung zwischen Kern und Elektron: Sie zeigt stets zum Kern und IST die Zentripetalkraft – keine zusätzliche Kraft, man setzt beide gleich.

Wie lautet die Kraftbilanz im einfachen Atommodell (Wasserstoff), und welche Bahngeschwindigkeit folgt daraus?

m_e ⋅ v² / r = k ⋅ e² / r² ⇒ v = √(k ⋅ e² / (m_e ⋅ r))

Wasserstoffatom: r = 3,0 ⋅ 10⁻¹¹ m, k = 8,99 ⋅ 10⁹ (SI), e = 1,6 ⋅ 10⁻¹⁹ C. Wie gross ist die Coulombkraft zwischen Kern und Elektron?

F = k ⋅ e² / r² = 8,99 ⋅ 10⁹ ⋅ (1,6 ⋅ 10⁻¹⁹)² / (3,0 ⋅ 10⁻¹¹)² N ≈ 2,6 ⋅ 10⁻⁷ N

Was bedeutet es, dass die Energie der Elektronen in der Hülle „diskret“ ist?

Das Elektron kann nur bestimmte, festgelegte Energiewerte (Energieniveaus) annehmen – wie Stufen einer Treppe, nicht wie eine Rampe (kontinuierlich).

Was ist der Grundzustand, was ein angeregter Zustand?

Grundzustand: unterstes Niveau, kleinste Energie, am nächsten beim Kern; angeregter Zustand: höhere Stufe, mehr Energie, weiter vom Kern entfernt.

Wie springt ein Elektron auf ein höheres Energieniveau?

Es nimmt ein Photon auf (Absorption), dessen Energie genau der Differenz der beiden Stufen entspricht; passt die Energie nicht genau, wird das Photon nicht aufgenommen.

Was geschieht, wenn ein Elektron auf ein tieferes Niveau zurückfällt?

Es sendet ein Photon (Lichtteilchen) aus (Emission), das genau die Energiedifferenz der beiden Stufen trägt.

Was ist ein Linienspektrum?

Fächert man das Licht eines leuchtenden Gases mit Prisma oder Gitter auf, erscheinen nur einzelne scharfe farbige Linien (Spektrallinien) statt eines durchgehenden Farbbands.

Worin unterscheiden sich Emissions- und Absorptionsspektrum?

Emission: ein leuchtendes Gas, helle Linien auf dunklem Grund; Absorption: weisses Licht durch ein kühleres Gas, dunkle Linien an genau denselben Stellen.

Wie bestimmt man mit der Spektralanalyse die chemische Zusammensetzung eines Gases?

Licht auffächern, Lage der Linien ablesen und das Muster mit den bekannten Linienmustern der Elemente vergleichen – jedes Muster („Fingerabdruck“) verrät ein enthaltenes Element.

Warum sind die Spektrallinien für jedes Element verschieden?

Jedes Element hat eigene Energieniveaus; nur Photonen mit genau den passenden Energiedifferenzen werden ausgesendet oder verschluckt – darum ist das Linienmuster eindeutig (so wurde Helium im Sonnenlicht entdeckt).

Was sind Nukleonen?

Die Bausteine des Atomkerns: Protonen (positiv, je eine Elementarladung) und Neutronen (neutral, etwa gleich schwer wie ein Proton).

Was geben die Ordnungszahl Z und die Massenzahl A an?

Z = Anzahl Protonen (bestimmt das Element; im neutralen Atom auch Anzahl Elektronen); A = Anzahl aller Nukleonen = Z + N. Neutronenzahl: N = A – Z.

Wie liest man die Nuklid-Schreibweise, z. B. ¹²₆C?

Oben links die Massenzahl A = 12 (alle Nukleonen), unten links die Ordnungszahl Z = 6 (Protonen), rechts das Elementsymbol; Neutronen: N = A – Z = 6.

Aus wie vielen Protonen, Neutronen und Elektronen besteht das neutrale Atom ¹³₆C (Kohlenstoff-13)?

Z = 6 ⇒ 6 Protonen; neutral ⇒ 6 Elektronen; N = A – Z = 13 – 6 = 7 Neutronen.

Ein Atomkern trägt die Kernladung q = 4,8 ⋅ 10⁻¹⁹ C. Um welches Element handelt es sich? (e = 1,6 ⋅ 10⁻¹⁹ C)

Die Kernladung stammt nur von den Protonen: Z = q / e = 4,8 ⋅ 10⁻¹⁹ C / 1,6 ⋅ 10⁻¹⁹ C = 3 Protonen ⇒ Lithium (Li)

Was sind Isotope?

Kerne desselben Elements mit gleicher Protonenzahl Z, aber verschiedener Neutronenzahl N – z. B. C-12 (6 Neutronen) und C-14 (8 Neutronen); gleiches chemisches Verhalten, andere Massenzahl.

Warum müsste der Atomkern eigentlich auseinanderfliegen?

Die Protonen sind alle positiv geladen und stossen sich elektrisch ab (Coulomb-Abstossung) – auf die winzige Distanz im Kern sehr stark.

Welche Kraft hält den Kern trotzdem zusammen, und welche zwei Eigenschaften hat sie?

Die Kernkraft (starke Wechselwirkung): sie wirkt anziehend zwischen allen Nukleonen und ist extrem kurzreichweitig; auf Kerndistanz ist sie stärker als die elektrische Abstossung.

Welche Rolle spielen die Neutronen für den Zusammenhalt des Kerns?

Sie sind ungeladen, tragen also nicht zur Abstossung bei, wohl aber zur anziehenden Kernkraft – sie wirken als „Kitt“ zwischen den Protonen.

Was ist die Bindungsenergie eines Atomkerns, und wie gross sind Kernenergien im Vergleich zur Hülle?

Die Energie, die nötig ist, um den Kern in seine einzelnen Nukleonen zu zerlegen (Mass für den Zusammenhalt; wird beim Zusammensetzen frei). Bei Kernumwandlungen rund eine Million Mal grösser als bei Vorgängen in der Hülle (Sonne, Kernkraftwerk).

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