atomaufbau im geschichtlichen kontext 7.klasse 2012-2013

7/30/2019 Atomaufbau Im Geschichtlichen Kontext 7.KLasse 2012-2013

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1. AtombauDie Welt des ganz Kleinen im geschichtlichen Kontext

7.Klasse

Mag. Katharina Gssinger

pG Kenyongasse


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Atombau

1.1 Historische Atommodelle

Lernziele

Wie kamen die Menschen zu den Atommodellen?

Was bedeutet Modell?

Wie sind Atome nach unserer heutigenAusfassung aufgebaut ?

Was hat der Aufbau von Atomen mit demPeriodensystem zu tun?


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Atombau

Gedankenexperimente...

Der griechische Philosoph Demokrit berlegtesich:Wenn ich eine Stoffprobe halbiere und dannwieder halbiere und wieder halbiere und so

fort, so gelange ich zu einem kleinsten, nichtmehr teilbaren Teilchen. Alle Stoffe mssenaus solchen unteilbaren Atomen bestehen... und das vor fast 2400 Jahren!


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Der Weg in die Welt der Atomeder Modellbegriff

Atome sind nicht direkt beobachtbar.

Will man Aussagen ber ihren Aufbau machen, so ist

man auf die Deutung von Versuchsergebnissen

angewiesen.

Ein aus dem Ergebnis von Experimenten

abgeleitetes Bild eines nicht direkt beobachtbaren

Objekts nennt man Modell

B.S. 15

Atombau


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Atombau

Vorstellungen eines Atombegriffs

Demokrit400 v.Chr.:atomos - das Unteilbare, Materie besteht

aus solchen unteilbaren Einheiten

Aristoteles 350 v. Chr.:verwirft Atomtheorie, statt dessen:

vier Elemente: Erde, Wasser, Feuer, Luft

vier Grundwerte: Klte, Nsse, Hitze,Trockenheit


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Atombau

John Daltons Entdeckung...

Dalton stellte sich die Atome als kleinste Kugelnverschiedener Grsse vor. Je nach

Atomgewicht gehren diese Kugelnverschiedenen Elementen an. Elemente sinddie Grundbaustoffe, aus denen alle Materiebesteht:


7/40Atombau

Wiederaufgreifen des Atombegriffs

Boyle 1627-1691:behauptet 1661, dass es Elemente und

kleinste Teilchen gibt

John Dalton1766-1844:stellt 1808 dieAtomhypotheseauf: Elemente bestehen ausunzerstrbaren Atomen,

Verbindungen bestehen ausAtomen verschiedener Elemente


8/40Atombau

weitere Vorstellungen

J.J.Berzelius 1779-1848:

entwirft 1813 die heutige chemischeSchreibweise

1897 wurde das Elektron in Gasentladungenentdeckt

J.J. Thomson 1856 - 1940beschrieb das Atom als positive Kugel (Teig),in

der sich die negativ geladenen Elektronenanordneten (wie Rosinen) =Rosinenkuchenmodell


9/40Atombau

Rutherford dringt ins Innere ein...

Er erhielt fr seine bahnbrechende Arbeit in der Kernphysik undfr seine Theorie zur Atomstruktur den Nobelpreis.

Anhand von Strahlungsuntersuchungen stellte Rutherford seineTheorie der Atomstruktur auf, in der das Atom erstmalig als

dichter Kern mit ihn umkreisenden Elektronen beschriebenwurde.


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Atombau

Rutherfordscher Streuversuch

Buch Seite 16


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Atombau

Rutherfordsches Atommodell

Rutherford stellt 1911 sein Kern-Hlle Modell vor


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Atombau


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Atombau

1.2. Aufbau der Atome

Buch Seite 23 und 11

Atomare Masseneinheit 1u = 1.6605610-24g

Kern (Ausdehnung 10-14m):

Protonen (p+): 1u, eine positive

Elementarladung

Neutronen (n): 1u, elektrisch neutral

Hlle (Ausdehnung 10-10

m):Elektronen (e-) : 1/2000 u, eine neg.Elementarladung


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Atombau

Grenvergleich


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Atombau

Die Elemente unterscheiden sich durch dieMasse ihrer Atome....

Al2713

Chem. Symbol

fr Aluminium

MZ Massenzahl

27 ( + )

13

-

= 14

OZ Ordnungszahl


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Atombau

und jedes Proton....

... kann genau ein Elektron halten!


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Atombau

Ordnungszahl

Buch Seite 23Die Zahl der Protonen heit Ordnungszahl (OZ).Sie entspricht auch der Zahl der Elektronen imungeladenen Atom.Anordnung der Elemente im PSE (Periodensystemder Elemente) nach steigender Ordnungszahl.Jede Ordnungszahl eigenes Elementsymbol:

Element: Atome der gleichen Ordnungszahl1p+ H 8p+ 92p+ O U


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Atombau

Massenzahl

Neutronenzahl Protonenzahl, kann aber auchunterschiedlich sein.

Die Summe der Protonen und Neutronen (=

Anzahl der Kernteilchen) heit Massenzahl(MZ).

Cl35A

17Z Cl

37

17

17p+, 18n 17p+, 20n


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Atombau

Isotope

Nuklid: genau definiertes Atom, OZ und MZfestgelegt

Isotope: gleiche Z, unterschiedliche A

Nicht alle Nuklide eines Elements sind stabil zuwenig oder zu viel Neutronen bewirken Kernzerfall(Neutronen wirken als Kleber, sind aber selbstinstabil).

.


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Atombau

Atommasse

Atommasse M: Durchschnittsmassedes natrlichen Isotopengemisches

eines Elements. Einheit u, siehePeriodensystem

z.B.: 35Cl 75,53%, 37Cl 24,47%

M = 35.5 u


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Formelsprache der Chemie

Elementsymbole

Elemente werden mit den Anfangsbuchstaben ihres

Namen abgekrzt

Der erste Buchstabe muss immergroderzweiteimmerkleingeschrieben werden!

Chemische Formeln

Regeln zum Aufstellen: B.S. 6

Atombau


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Atombau

1.3. Modelle der Elektronenhlle

LernzieleWie ist die Elektronenhlle aufgebaut ?

Welchen Zusammenhang gibt es zwischendem Aufbau der Elektronenhlle und dem

Periodensystem ?

Welche Elemente haben hnlicheEigenschaften und warum ?


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Atombau

1.3.1 Bohrsches Atommodell

Niels Bohr (1885-1962),gliedert die Hlle in Schalen...

Nach Bohr umlaufen die Elektronen den Kern inverschieden groen Bahnen.Diese nennt er Elektronenschalen und gibtihnen den NamenK-Schale, L-Schale, M-Schale, N-Schale usw.

Wie kam er zu diesem Modell?


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Atombau

Grundlagen

wenn weies Licht auf ein Prisma fllt

kontinuierliches Spektrum


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Atombau

Beobachtungen

Gase und Metalldmpfe senden nur Lichtstrahlenganz bestimmter Farbe (Wellenlnge) aus

Linienspektrum (Emissionsspektrum)


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Atombau

Spektren


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Atombau

Beobachtungen

Gase oder Metalldmpfe mit weiem Licht bestrahlt Absorptionsspektrum


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Atombau


Deutung der Versuche derFlammenfrbung

Durch Energiezufuhr (Flamme) wird

ein ueres Elektron gegen die

Anziehung des Kerns auf ein hheres

Energieniveau gehoben fllt es auf

ein niedrigeres Energieniveau zurck,

wird die dabei frei werdende Energiein Form von Licht bestimmter

Wellenlnge abgegeben


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Atombau

Deutung

Licht = Form von Energie

Atome knnen nur Licht

ganz bestimmter

Wellenlnge

aussenden oder aufnehmen


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Atombau

Deutung

Zwischen der Energie und dem Abstand derElektronen zum Kern besteht einZusammenhang

Je grer der Abstand umso grer

ist die Energie des Elektrons


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Atombau


Energieniveaus als

konzentrische

Kreisbahnen, aufdenen die Elektronen

um den Kern kreisen


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Atombau

Bohrsches Atommodell...

Atomkern Atomhlle

Protonenpositivgeladen

Neutronenelektrisch

neutral


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Atombau


Atomkern Atomhlle

Protonenpositiv

geladen

Neutronenelektrisch

neutral

K-Schale

negativ geladenElektronen

L-Schale

M-Schale


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Atombau


Name Symbol Ladung Schalenname Anordnung

Proton positivMachen fast das gesamte Gewicht

des Atoms aus!Neutron neutral

Elektron negativ K-Schale max. 2

Elektron negativ L-Schale max. 8

Elektron negativ M-Schale max. 18

Atom

kern

Nukle

onen

Atom

hlle

Merke dir folgende Begriffe rund um das Atommodell:


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Atombau


Jede Schale kann nur eine ganz bestimmte, hchste AnzahlElektronen aufnehmen. Diese Elektronenzahl lsst sich sehreinfach berechnen:

Maximale E-Zahl = 2 * (Schalennummer) 2

Schale Schalennummer Formel max. Elektronenzahl

K 1. Schale = 2 * 1 2 = 2 Elektronen

L 2. Schale = 2 * 2 2 = 8 Elektronen

M 3. Schale = 2 * 3 2 = 18 Elektronen

N 4. Schale = 2 * 4 2 = 32 Elektronen

O 5. Schale = 2 * 5 2 = 50 Elektronen

P 6. Schale = 2 * 6 2 = 72 Elektronen

Q 7. Schale = 2 * 7 2 = 98 Elektronen


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Atombau

Wir bauen das Modell fr Aluminium:

Al27

13

..enthlt 27 Nukleonen

..davon sind 13 Protonen, die je 1 Elektron festhalten14 Nukleonen sind also Neutronen

-

13

14

K-Schale max. 2 e-

L-Schale max. 8 e-

M-Schale also noch 3 e -

Diese Schale heisst auch

Valenzschale


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Atombau

Spektralanalyse

Jedes Element sendet ganz bestimmte

charakteristische Spektrallinien aus

Identifikation mglich

z.B. Aufbau der Sonne

Spurenanalyse


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Atombau

Mngel des Bohrschen Atommodels

Heisenbergsche Unschrferelation

Es ist prinzipiell unmglich, Ort und Geschwindigkeit

eines Elektrons gleichzeitig ganz genau angeben zu

knnen


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Atombau

1.3.2. Orbitalmodell

In Folge der Heisenberschen Unschrferelation

lassen sich keine Bahnen angeben

sondern nur Rume , in dem sie sich mit hoher

Wahrscheinlichkeit befinden Raumbereiche = ORBITALE=

Aufenthaltswahrscheinlichkeit der Elektronen


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A b

Schrdingergleichung

1926 Erwin Schrdinger

Gleichung mit der man Form

und Gre eines Orbitalsberechnen kann

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