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  • Bohr'sches Atommodell Atomspektren = Linienspektren - Quantisierungsbestimmung: nur bestimmte Übergänge sind erlaubt - Sommerfeld/Wilson: Ellipsenbahnen, 2 Freiheitsgrade  
  • Nebenquantenzahl l - Bahndrehimpulszahl/Orbitalquantenzahl - gibt Unterniveau (Unter-/Nebenschale) des Elektrons an - bestimmt Größe v. Drehimpuls und Ladungsdichte und beschreibt damit die Gestalt des Orbitals - Werte ...
  • Magnetquantenzahl m - Neigung der Ellipsenbahnen gegen ein äußeres Magnetfeld - beschreibt die räumliche Orientierung des Elektronen-Bahndrehimpulses - darf nicht größer sein als "l" - lann Werte von -l bis +l annehmen ...
  • Welle-Teilchen-Dualismus (de Broglie, 1924) Je nach Versuchsanordnung können Teilchen mit Masse, Energie und Impuls beschrieben werden oder als Welle.
  • Heisenberg'sche Unschärferelation (Heisenberg, 1927) ... Im atomaren Bereich ist es unmöglich gleichzeitig Ort und Impuls mit beliebiger Genauigkeit zu bestimmen. > Es gibt keine genaue Flugbahn für ein Teilchen
  • Wellenmechanistische Betrachtung - Die Schrödinger-Gleichung ... (Psi)H=(Psi)E Psi = Wellenfunktion des Elektrons E = gesamte Energie des Elektrons V = potentielle Energie des Elektrons - beschreibt räumliche und zeitliche Entwicklung des Zustands eines Quantensystems ...
  • Max Born Psi = Orbitale Psi ² = Wahrscheinlichkeit, mit der sich ein Elektron an einer beliebigen Stelle im Umfeld des Atomkerns aufhält Das Quadrat der Wellenfunktion Psi² beschreibt die Wahrscheinlichkeit, ...
  • Lösungen der Schrödinger-Gleichung Die Schrödingergleichung hat mathematische Lösungen, die für die verschiedenen Energiezustände durch die Quantenzahlen n, l und m gekennzeichnet sind. Wellenfunktion Psi = Orbitale
  • Elektronenspin Das Elektron verhält sich, als ob es sich um seine eigene Achse drehen würde und dabei ein magnetisches Feld erzeugt, dessen Richtung von der Drehrichtung abhängt. Die zwei Richutngen des magnetischen ...
  • Hauptquantenzahl n n=1, 2, 3, .. (laut Periode) - beschreibt die Größe des Orbitals
  • Nebenquantenzahl l l=n-1, n-2, ... , 0 - steht für die Form des Orbitals
  • Magnetquantenzahl m m=l, l-1, l-2, ... , -l - repräsentiert die räumliche Orientierung des Orbitals
  • Atombau - Nucleonen (lat. nucleus=Kern) - Protonen - Neutronen Der Kern enthält 99,95-99,98% der Masse des Atoms Elektronen befinden sich in der Elektronenhülle
  • Rutherfordsches Experiment Alpha-Teilchen-Quelle mit Teilchenstrahl auf dünne Goldfolie außen kreisförmiger Fluoreszenzschirm - die meisten Alphateilchen werden nicht abgelenkt - einige Alphateilchen werden gestreut
  • Der Atomkern - Jedes Element ist durch die Anzahl der Protonen im Kern seiner Atome charakterisiert. - Protonenzahl=Kernladungszahl=Ordnungszahl im PSE - Summe aller Nucleonen=Protonen+Neutronen=Massenzahl=Nucleonenzahl ...
  • Isotope - Atome mit unterschiedlicher Massenzahl, aber gleicher Protonenzahl - 20 der natürlich vorkommenden Elemente sind Reinelemente (z.B. F, Na, Al, P), alle anderen sind Mischelemente (Isotopengemische) ...
  • Isobare - Nuclide mit gleicher Massenzahl, verschiedener Protonen- und Neutronenzahl und verschiedener Reaktivität
  • Atommasse Masse eines Atoms in der gesetzlichen atomphysikalischen Einheit [u] - atomare Masseneinheit [u] - veraltet: atomar mass unit [amu] - 1u=1/12 der Masse des Kohlenstoffisotops C12 - P~1u - N~1u
  • Das Stabilitätsband Atome benötigen mit steigender Protonenanzahl mehr Neutronen für einen stabilen Atomkern
  • Radioaktivität - instabile Isotope (Radionuclide) sind radioaktiv, d.h., sie zerfallen in andere Nuklide und geben beim Zerfall Heliumkerne (Alphastrahlung), Elektronen aus Neutronen (Betastrahlung), Photonen (Gammastrahlung=elektromagnetische ...
  • Stabile Isotope - zerfallen nicht - größter stabiler Kern Bi 83 (209)
  • instabile Isotope - leichte und schwere Elemente - OZ>83 sind alle Elemente radioaktiv
  • Die Elektronenhülle/Linienspektrum Trotz einiger Ähnlichkeit hat jedes Element ein eigenes Linienspektrum
  • Darstellung der Atomorbitale 4p 3d 4s 3p 3s 2p 2s 1s
  • s-Orbital "sharp" - l=0 - radialsymmetrisch
  • p-Orbital "principal" - l=1 - hantelförmig - i.d.R. 3 Raumachsen
  • d-Orbital "diffuse" - l=2 - gekreuzte Doppelhantel
  • f-Orbital "fundamental" - l=3 - rosettenförmig
  • Mehrelektronensysteme Jedes Elektron eines Mehrelektronensystems wird wie das Elektron des Wasserstoffatoms durch die 4 Quantenzahlen n, l, m, s beschrieben
  • Pauli Prinzip Keine 2 Elektronen stimmen in allen 4 Quantenzahlen überein. Ein Atomorbital kann höchstens mit zwei Elektronen mit antiparallelem Spin besetzt werden.
  • Hundsche Regel Besitzt ein Atom energetisch gleichwertige (entartete) Elektronenzustände und werden mehrere Elektronen eingebaut, so erfolgt der Einbau derart, dass die Elektronen die Orbitale zuerst mit parallelem ...
  • maximale Elektronenzahl Die maximale Elektronenzahl in einer Schale ist 2n2  
  • K-Schale n=1 l=0 Orbital: s m=0 max. Elektronen je Teilschale: 2  
  • L-Schale n=2 l=0, 1 Orbital: s, p m: -1, 0, 1 max. Elektronen je Teilschale: 2+6
  • M-Schale n=3 l=0, 1, 2 Orbital: s, p, d m=-2, -1, 0, 1, 2 max Elektronen je Teilschale: 2, 6, 10  
  • N-Schale n=4 l=0, 1, 2, 3 Orbital: s, p, d, f m: -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3 max Elektronen je Teilschale: 2, 6, 10, 14
  • Übergangsmetalle Nebengruppenelemente
  • Konstitutionsformel Strukturformel
  • H. Moseley (1913) PSE Anordnung nach Kernladungszahl (Elektronenzahl) und ähnlichen Elementeigenschaften.
  • Aufbauprinzip PSE Beginnend vom Wasserstoff werden die Energieniveaus entsprechend ihrer energetischen Reihenfolge mit Elektronen besetzt (Hundsche Regel und Pauli Prinzip) 1s 2s 2p, 3s 3p, 4s 3d, 4p, 5s 4d, 5p, 6s 4f, ...
  • Perioden im PSE Die Perioden sind die 7 horizontalen Zeilen: Innerhalb einer Periode sind die Elemente von links nach rechts nach steigender Ordnungszahl (Elektronenzahl) angeordnet.
  • Gruppen im PSE Elemente, die in einer vertikalen Reihe stehen, bilden die 16 Gruppen. Wegen der periodischen Wiederholung einer analogen Elektronenkonfiguration besitzen sie die gleiche Anzahl Valenzelektronen und sind ...
  • Valenzelektronen Elektronen auf der äußeren Schale, welche zur Bindungsbildung genutzt werden können.
  • Hauptgruppenelemente: Edelgase s2p6 Bei den Edelgasen sind die Elektronenschalen voll besetzt (Edelgaskonfiguration) Edelgase sind besonders reaktionsträge. He(lium) Ne(on) Ar(gon) Kr(ypton) Xe(non) Rn (Radon)
  • Hauptgruppenelemente: 1. Hauptgruppe Alkalimetalle s1 (H, Wasserstoff) Li(thium) Na(trium) K(alium) Rb (Rubidium) Cs (Cäsium) Fr(ancium)
  • Hauptgruppenelemente: 2. Hauptgruppe: Erdalkalimetalle ... s2 Be(ryllium) Mg (Magnesium) Ca(lcium) Sr (Strontium) Ba(rium) Ra(dium)
  • 3. Hauptgruppe: Erdmetalle (Borgruppe) s2p1 B(or) Al(uminium) Ga(llium) In(dium) Tl (Thallium)
  • 4. Hauptgruppe: Kohlenstoffgruppe s2p2 C (Kohlenstoff) Si(licium) Ge(rmanium) Sn (Zinn) Pb (Blei)
  • 5. Hauptgruppe: Stickstoffgruppe s2p3 N (Stickstoff) P(hosphor) As (Arsen) Sb (Antimon) Bi (Wismut)  
  • 6. Hauptgruppe: Chalkogene s2p4 O (Sauerstoff) S(chwefel) Se(len) Te(llur) Po(lonium)