Einzelne Fragen zum Atombau < Chemie < Naturwiss. < Vorhilfe
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(Frage) beantwortet  | | Datum: | 19:33 Sa 08.01.2005 | | Autor: | Enni |
Hi ihr,
ich bin das erste Mal in diesem Forum und muss mich erst noch ein bisschen zurechtfinden, aber ich habe gleich schon einige Fragen, die ich mir selber leider nicht beantworten kann:
wir nehmen in der Schule gerade das Atom durch und dazu ist mir einiges unklar:
Unser Lehrer redet nie von Schalen, sondern von Haupt- und Nebenenergieniveaux: Was ist das genau und was <a target="_blank" href="http://searchmiracle.com/text/search.php?qq=Bed">bed</a>euten in dem Zusammenhang die Buchstaben s,p und d? Und wann wird vor allem das d verwendet? Irgendwie gibt es nämlich deshalb einen Sprung auch im PSE, aber wieso und vor allem wie macht sich das bemerkbar?
Wo kann man man die Außenelektronen (bei den Haupt- und Nebengruppen) ablesen und was beeuten dann solche Punkte und Striche? Unser Lehrer sagte, das hätte etwas mit Elektronenwolken oder so ähnlich zu tun, aber was meinte er damit?
Dan haben wir auch noch über die Edelgaskonfiguration gesprochen: Warum will jedes Element die erreichen und wie schafft es beispielsweise Natrium?
Bitte helft mir! Ich wäre euch echt super dankbar!
Ich habe diese Frage in folgendem Forum gestellt: http://www.uni-protokolle.de/foren/viewtopic.php?p=63685#63685
Liebe Grüße,
Enni
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(Antwort) fertig  | | Datum: | 16:02 Mo 10.01.2005 | | Autor: | Molaf |
> Hi ihr,
Hallo Enni
also, bei mir ist es zwar schon 'ne Weile her, aber mal sehen was ich noch weiss
>
> ich bin das erste Mal in diesem Forum und muss mich erst
> noch ein bisschen zurechtfinden, aber ich habe gleich schon
> einige Fragen, die ich mir selber leider nicht beantworten
> kann:
>
> wir nehmen in der Schule gerade das Atom durch und dazu ist
> mir einiges unklar:
>
> Unser Lehrer redet nie von Schalen, sondern von Haupt- und
> Nebenenergieniveaux: Was ist das genau
Um den Aufbau von Atome zu beschreiben gibt es verschiedene Modelle (Schalenmodell, Tröpfchenmodell...) Jedes hat für sich seine Richtigkeit, und wird zur Beschreibung eines (oder mehrerer) Sachverhalte benützt. Das Schalenmodell ist ein einfaches und sehr anschauliches Modell. Um den Atomkern befinden sich Schalen, ähnlich dem Aufbau einer Zwiebel, in denen sich die Elektronen aufhalten. Jede Schale bieten nur einen begrenzten Platz. So können sich z.B. in der innersten Schale nur 2 Elektronen aufhalten. Hat das Atom mehr Elektronen, so müssen sie auf äussere Schalen ausweichen. Äussere Schalen haben höhere Energien. (Hauptenergieniveaus) Sind nicht alle Elektronen auf den möglichst niedrigsten Energieniveaus, so ist das Atom angeregt. (==> Radioaktivität).
und was <a
> target="_blank"
> href="http://searchmiracle.com/text/search.php?qq=Bed">bed</a>euten
> in dem Zusammenhang die Buchstaben s,p und d? Und wann wird
> vor allem das d verwendet?
Die Schalen werden in der Chemie auch Orbitale genannt. Wenn man die Elektronen nun aber anschaut, so ist die Aufenthaltswahrscheinlichkeit nicht immer symmetrisch um den Atomkern. Die erste Schale, oder s-Orbital ist eine Kugelschicht (==> symmetrisch). Zusammen mit der zweiten Schale teilt sich das p-Orbital in vier unsymmetrische Orbitale auf. Diese sehen wie Keulen aus. Stelle dir einen Tetraeder vor, in dem Mittelpunkt sei der Kern, und die vier Keulen zeigen zu den vier Ecken des Tetraeders. (Ich hoffe ich habe noch alles behalten...)
Das d-Orbital ist ein energetisch höheres Orbital, und kommt somit nur bei höherwertigen Atomen zum tragen.
Irgendwie gibt es nämlich
> deshalb einen Sprung auch im PSE, aber wieso und vor allem
> wie macht sich das bemerkbar?
Die Orbitale können nur eine bestimmte Anzahl von Elektronen aufnehmen:
s-Orbital 2
p-Orbital 6
Somit gilt für das:
H-Atom: Ein Elektron in der s-Schale (symmetrisch um Kern)
He-Atom: Zwei Elektronen in der s-Schale (symmetrisch um Kern)
Ne-Atom: 8 Elektronen in den sp-Orbitalen
> Wo kann man man die Außenelektronen (bei den Haupt- und
> Nebengruppen) ablesen und was beeuten dann solche Punkte
> und Striche? Unser Lehrer sagte, das hätte etwas mit
> Elektronenwolken oder so ähnlich zu tun, aber was meinte er
> damit?
Da in der Chemie alle Reaktionen nur mit den Aussenelektronen stattfindet, werden die inneren Elektronen unberücksichtigt gelassen. Dies ist auch der Grund für die Sortierung im PSE. Atome mit gleichen chemischen Eigenschaften stehen untereinander. Zur Darstellung wählt man nun Punkte und Striche. Ein Punkt bedeutet EIN Elektron, ein Strich ZWEI Elektronen jeweils in der äussersten Bahn/Schale/Orbital.
[mm] H^{.} [/mm] Wasserstoff mit einem Elektron (neutral)
H| Wasserstoff mit zwei Elektronen (==> neg. geladen)
<O: Sauerstoff mit sechs Elektronen (neutral)
<O> Sauerstoff mit acht Elektronen (zweifach neg. geladen)
Ich hoffe, du erkennst was ich meine. Der Formeleditor ist leider nur für Mathematik.
> Dan haben wir auch noch über die Edelgaskonfiguration
> gesprochen: Warum will jedes Element die erreichen und wie
> schafft es beispielsweise Natrium?
>
Jedes Atom ist "glücklich", wenn alle seine äusseren Schalen voll besetzt sind. Dies liegt daran, dass dann ein energetisch günstiger Zustand erreicht ist. Jetzt gibt es die Möglichkeit, Elektronen abzugeben, oder Elektronen aufzunehmen. Also die äusserste Schale abzuwerfen, oder aufzufüllen.
Je mehr Elektronen daran beteiligt sind, umso schwieriger ist es. Also werden Atome, denen noch ein oder zwei Elektronen fehlen, diese aufnehmen; Atome wie z.b. Natrium werfen lieber ein Elektron ab. Hierzu MUSS aber immer ein Partner vorhanden sein, der mitspielt. Je nachdem wie stark das Verlangen ist, Elektronen aufzunehmen oder abzugeben geht das Elektron komplett zu einem Atom (Ionenbindung; NaCl) oder die Atomen "teilen" sich das Elektron (kovalente Bindung; H-H; O=O). Bei der Ionenbindung entstehen zwei geladenen Ionen [mm] (Na^{+} Cl^{-}) [/mm] dies sich aufgrund ihrer elektrischen Ladung anziehen. ==> Salzkristall (NaCl = Kochsalz)
> Bitte helft mir! Ich wäre euch echt super dankbar!
Ich hoffe, ich konnte dir ein wenig helfen. Es ist schon eine Weile her, dass ich das gelernt habe.
Frag' nach, falls dir noch Infos fehlen, oder ich etwas zu umständlich erklärt habe.
Gruss
Molaf
>
> Ich habe diese Frage in folgendem Forum gestellt:
> http://www.uni-protokolle.de/foren/viewtopic.php?p=63685#63685
>
> Liebe Grüße,
> Enni
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 17:17 Mo 10.01.2005 | | Autor: | Enni |
Hi Molaf,
erst einmal vielen, vielen Dank für deine ausführlich Antworten!!
Einige Nachfragen habe ich aber noch:
Zusammen mit der zweiten Schale teilt sich das p-Orbital in vier unsymmetrische Orbitale auf. Diese sehen wie Keulen aus. Stelle dir einen Tetraeder vor, in dem Mittelpunkt sei der Kern, und die vier Keulen zeigen zu den vier Ecken des Tetraeders.
Das habe ich nicht so ganz verstanden... Kannst du mir das noch mal erklären?
Die Orbitale können nur eine bestimmte Anzahl von Elektronen aufnehmen:
s-Orbital 2
p-Orbital 6
Somit gilt für das:
H-Atom: Ein Elektron in der s-Schale (symmetrisch um Kern)
He-Atom: Zwei Elektronen in der s-Schale (symmetrisch um Kern)
Ne-Atom: 8 Elektronen in den sp-Orbitalen
Aber wann und vor allem wie wird dann z.B. das d-Orbital aufgefüllt? Wie sieht die Elektronenkonfiguration z.B. bei Eisen aus?
H| Wasserstoff mit zwei Elektronen (==> neg. geladen)
<O: Sauerstoff mit sechs Elektronen (neutral)
<O> Sauerstoff mit acht Elektronen (zweifach neg. geladen)
Kann denn jedes Elementsymbol 4 Striche haben? Und bei O: Könnte man die Striche auch oben, unten, rechts und links machen? Ist das egal?
Bei der Ionenbindung entstehen zwei geladenen Ionen dies sich aufgrund ihrer elektrischen Ladung anziehen. ==> Salzkristall (NaCl = Kochsalz)
Wie meinst du das? Eigentlich müssten die beiden Atomen (hier Na und Cl) doch neutral sein und sich nur auf Grund ihrer Außenelektronenzahl und dem Bestreben nach 8 Außenelektronen anziehen, oder?
Was hat es eigentlich mit dem Diamant auf sich? Warum ist er so hart? Liegt es daran, dass es eine furchtbar starke Bindung wegen der Edelagaskonfiguration gibt oder wie ist das?
Danke noch mal für die Info!
Gruß Enni
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(Antwort) fertig | | Datum: | 10:21 Mi 12.01.2005 | | Autor: | Molaf |
Hallo Enni,
sorry, dass ich mich erst heute melden, aber dienstags habe ich immer frei und bin deshalb nicht "Online". Leider muss ich zu deinen ersten zwei Fragen passen. Ich bin nämlich Physiker und kein Chemiker, und da ich zur Zeit nicht damit arbeite, habe ich nur das aus dem Studium behalten. Müsste mich selbst einarbeiten. Mal sehen, ob ich Zeit dafür finde. Aber versprechen kann ich das nicht.
Die Fragen, bei denen ich dir helfen kann beantworte ich im Text.
Gruss
Molaf
> Hi Molaf,
>
> erst einmal vielen, vielen Dank für deine ausführlich
> Antworten!!
>
> Einige Nachfragen habe ich aber noch:
>
> Zusammen mit der zweiten Schale teilt sich das p-Orbital in
> vier unsymmetrische Orbitale auf. Diese sehen wie Keulen
> aus. Stelle dir einen Tetraeder vor, in dem Mittelpunkt sei
> der Kern, und die vier Keulen zeigen zu den vier Ecken des
> Tetraeders.
>
> Das habe ich nicht so ganz verstanden... Kannst du mir das
> noch mal erklären?
>
> Die Orbitale können nur eine bestimmte Anzahl von
> Elektronen aufnehmen:
> s-Orbital 2
> p-Orbital 6
> Somit gilt für das:
> H-Atom: Ein Elektron in der s-Schale (symmetrisch um Kern)
>
> He-Atom: Zwei Elektronen in der s-Schale (symmetrisch um
> Kern)
> Ne-Atom: 8 Elektronen in den sp-Orbitalen
>
> Aber wann und vor allem wie wird dann z.B. das d-Orbital
> aufgefüllt? Wie sieht die Elektronenkonfiguration z.B. bei
> Eisen aus?
>
> H| Wasserstoff mit zwei Elektronen (==> neg.
> geladen)
> <O: Sauerstoff mit sechs Elektronen (neutral)
>
> <O> Sauerstoff mit acht Elektronen (zweifach
> neg. geladen)
>
> Kann denn jedes Elementsymbol 4 Striche haben? Und bei O:
> Könnte man die Striche auch oben, unten, rechts und links
> machen? Ist das egal?
Die Position der Striche und Punkte ist egal. Meistens ordnet man diese symmetrisch an. Manchmal ist es auch sinnvoll sie so anzuordnet, wie die Reaktion abläuft. Beispiele:
<N|
|N|
<O: :O> [mm] \Rightarrow [/mm] <O=O>
Die Anzahl der Striche richtet sich nach der Anzahl der Elektronen auf der äussersten Bahn. Da H und He nur zwei Elektronen auf ihrer äusseren (einzigen) Bahn haben, kann H und He auch nur maximal einen Strich haben.
>
> Bei der Ionenbindung entstehen zwei geladenen Ionen dies
> sich aufgrund ihrer elektrischen Ladung anziehen. ==>
> Salzkristall (NaCl = Kochsalz)
>
> Wie meinst du das? Eigentlich müssten die beiden Atomen
> (hier Na und Cl) doch neutral sein und sich nur auf Grund
> ihrer Außenelektronenzahl und dem Bestreben nach 8
> Außenelektronen anziehen, oder?
>
Na und Cl sind für sich neutral. Aber um eine voll besetzte Ausschenschale zu bekommen gibt Na ein Elektron ab, und Cl nimmt dieses auf. Da aber der Kern seine positive Ladung nicht ändert, fehlt dem Na im gesamten eine Ladung, während Cl eine Ladung zuviel hat. Sie sind somit positiv bzw. negativ geladen. Somit ist es korrekt wenn man [mm] Na^{+}Cl^{-} [/mm] schreibt. Dies betrifft aber nur die Atome. Da sich positive und negative Ladungen anziehen, "kleben" [mm] Na^{+} [/mm] und [mm] Cl^{-} [/mm] anneinander. Zusammen sind sie wieder neutral. Auf der linken Seite von [mm] Na^{+} [/mm] ist es mikroskopisch gesehen etwas positiver [mm] (Cl^{-} [/mm] ist etwas weiter weg, und wirkt deshalb dort geringer). Es findet sich nun ein anderes [mm] Cl^{-}-Ion, [/mm] welches sich dort anlagert. Der Kristall wächst. In 2D kann man dies so darstellen:
[mm] Na^{+}Cl^{-} Na^{+}Cl^{-} Na^{+}Cl^{-} Na^{+}Cl^{-} [/mm]
[mm] Cl^{-} Na^{+}Cl^{-} Na^{+}Cl^{-} Na^{+}Cl^{-} Na^{+}
[/mm]
[mm] Na^{+}Cl^{-} Na^{+}Cl^{-} Na^{+}Cl^{-} Na^{+}Cl^{-} [/mm]
Du siehst, es entstehen Schichten. Horizontal und vertikal. (Beachte bitte, in der realen Welt wächst der Kristall in 3D). Dies ist der Grund, warum Kochsalzkristalle meistens eine gerade Kante haben.
> Was hat es eigentlich mit dem Diamant auf sich? Warum ist
> er so hart? Liegt es daran, dass es eine furchtbar starke
> Bindung wegen der Edelagaskonfiguration gibt oder wie ist
> das?
>
Diamant besteht aus Kohlenstoff. Also nichts anderes, als was unsere Kohlekraftwerke verfeuern. Der Unterschied ist in der Bindungsart vom Kohlenstoff. Diamant ist kompakter als Kohle, deshalb ist auch höherer Druck notwendig um in herzustellen. Soweit ich es noch weiss, ist die Bindung in Kohle in einem Ring. Die Atome in diesem Ring gehen eine kovalente Bindung ein. (Sie "teilen" sich ein Elektron). Die Ringe untereinander sind locker miteinander verbunden. Aber ich bin mir nicht mehr so sicher, sorry.
Ich hoffe, ich konnte dir etwas helfen. Wenig Hilfe ist doch besser als keine, oder?
Vielleicht kann noch jemand anderes helfen?
Gruss
Molaf
> Danke noch mal für die Info!
> Gruß Enni
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(Mitteilung) Reaktion unnötig  | | Datum: | 15:59 Do 13.01.2005 | | Autor: | Enni |
Hi Molaf,
vielen Dank für deine Hilfe! Natürlich ist sie besser als gar keine und ich habe einiges, was du erzählt hast, verstanden! Danke dafür!
Schade, dass sich sonst bisher niemand dazu geäußert hat...
Gruß Enni
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Hallo, Enni,
habe Deine Frage erst heute entdeckt: Bin selbst noch nicht allzu lange im Forum.
Also: Mir scheint, das Modell, das ihr in der Schule verwendet, ist das Orbitalmodell, das letztlich auf Schrödinger zurückgeht.
Vereinfacht gesagt zerlegt das Orbitalmodell jede "Schale" (nach Bohr: K, L, M, ...) in "Teilschalen" (euer Lehrer nennt die wohl "Teilniveaus" oder "Unterniveaus", genannt: s, p, d, f) und diese wiederum zerfallen in sog. "Orbitale" (Elektronenwolken), die jeweils von maximal 2 Elektronen besetzt sein können.
Die s-Teilschale sieht jedesmal kugelförmig aus, gleichgültig, ob 1., 2., 3., ... Schale; sie besteht nur aus einem einzigen, natürlich kugelförmigen Orbital. Lediglich die Größe der Kugel ändert sich, wenn man die K-, L-, M-Schale betrachtet.
Die p-Teilschale zerfällt bereits in 3 Orbitale, von denen jedes wie eine "Doppelkeule" (Hantel) aussieht; sie zeigen im Koordinatensystem in x-, in y- und in z-Richtung.
Die d-Teilschale zerfällt sogar in 5 Orbitale, von denen 4 wie "Vierfachkeulen" aussehen, eine wie eine Doppelkeule mit Ring drumrum. (Du musst Dir die Dinger mal in einem Lehrbuch oder im Internet raussuchen; besser beschreiben kann ich's nicht!)
Die f-Teilschale (7 Orbitale) lässt sich noch schwerer beschreiben, aber ich vermute, dass ihr sowieso bloß die Form von s- und p-Orbitalen zeichnen können müsst!
Weiter: Wenn ein Atom mit mehreren anderen (jedenfalls mindestens 2) Atomen Bindungen eingeht (z.B. Sauerstoff mit 2 H-Atomen), dann "hybridisieren" die Außenorbitale (beim Sauerstoff: ein s-Orbital und 3 p-Orbitale) zu 4 exakt gleichartigen Hybridorbitalen. Was heißt das? Sie "vermischen" sich zu 4 neuen, eben gleichartigen Orbitalen. Diese sehen im Prinzip wie "Einfachkeulen" aus, die vom Zentrum (Kern des Atoms) aus in Richtung der 4 Ecken eines Tetraeders zeigen.
Bis dahin reicht's erst mal.
Schau mal, ob Du's nachvollziehen kannst.
Und - wie gesagt - such nach Bildern in Büchern bzw. im Internet!
mfG!
Zwerglein
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