Atome - Bausteine der Stoffe

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Atome - Bausteine der Stoffe

Atom Molekül (2 oder mehr Atome)

Wasser H₂O

Besteht aus 2 Atomen Wasserstoff (H) und einem Atom Sauerstoff (O)

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Atome – Bausteine der Stoffe GYM1, GF Chemie

Lavoisier 1789

Alle Substanzen, die wir noch durch keinen Weg haben zerlegen können, sind Elemente.

Definitionen

Verbindungen: Reinstoffe, die durch chemische Reaktionen in

Elementarstoffe (Elemente) aufgespaltet werden können.

Elementarstoffe: Reinstoffe, die sich weder durch Trennmethoden noch (Elemente) durch chemische Reaktionen weiter aufspalten lassen.

Elemente werden durch Symbole gekennzeichnet.

z.B. Wasserstoff = H, Sauerstoff = O

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Wie schwer ist ein Atom ?

Da Atome sehr klein sind, sind ihre Massen auch unvorstellbar klein.

1u = Masse eines Kohlenstoff-Atoms 1

¹²

C 12

Definition: Atommasseneinheit unit (u)

Die Masse von Atomen wird in Atommasseneinheiten angegeben.

Atomare Masse von

¹²

C: = 12u

Die Atommassen sind im Periodensystem angegeben (Einheit: u).

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Rutherford‘scher Streuversuch (Kap. 5.5, S. 103-104)

Sir Ernest Rutherford 1871-1937

Rutherford wies in seinem berühmten Streuexperiment nach, wie die Elementarteilchen im Atom angeordnet sind:

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Elementarteilchen (Kap. 6.4, S. 89)

e

Alle Atome aller Elemente (und damit auch alle Materie) sind aus drei Elementarteilchen aufgebaut:

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Kern-Hülle-Modell (Rutherford‘sches Atommodell)

Kern: Protonen und Neutronen Hülle: Elektronen

d

_Kern

1 d

_Atom

100‘000

≈

99.999999999999% des Volumens eines Atoms ist leerer Raum!

(1911)

d

Atom

≈ 10

^-10

m = 1 Å (Angström) d

_Kern

≈ 10

^-15

m

Hülle

Kern

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Wir bauen ein Atom zusammen

(Kap. 6.6, S. 104-107) Welche Art von Atom man vor sich hat, hängt davon ab, wie viele Protonen und Neutronen im Kern und wie viele Elektronen in der Hülle sind.

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Li

Nukleonenzahl (p+n)

Die Anzahl Protonen (Kernladungszahl, Ordnungszahl) bestimmt zu welchem Element ein Atom gehört.

3 Kernladungszahl (p)

Atome üblicherweise elektr. neutral: Protonenzahl = Elektronenzahl

Nuklid: Atom von dem man die genaue Anzahl Neutronen und Protonen kennt Isotope: Atome des gleichen Elements (gleiche Anzahl Protonen) aber mit einer unterschiedlicher Anzahl Neutronen (S. 93, Abb. 44).

Symb.

A Z

x ±

Ionen: Elektrisch geladene Teilchen (z.B. Atome)

+ (Ladung) e^-

n p

Masse 7u

S. 105, Abb. B33

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Aufbau der Atomhülle: das Schalenmodell

Indizien über den Aufbau der Hülle liefert:

- Strahlung erhitzter (angeregter) Atome:

àLinienspektren von Leuchtstoffröhren:

Atome geben nur Licht bestimmter Energie ab.

- Ionisationsenergien:

àEnergie zum Abspalten von Elektronen verläuft sprunghaft.

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Linienspektren von einatomigen Gasen (z.B. He, Na, etc.)

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- Die Sprünge in den Ionisierungsenergien zeigen, dass die Elektronen stufenweise näher am Kern sind (Energiestufen)

àschalenartigen Aufbau der Elektronen- hülle (Abb. B50, S. 113)

- Innerhalb einer Schale ähnliche Ionisierungs- energien

àElektronen etwa im gleichen Abstand zu Kern

-Je grösser die Ionisierungsenergie, umso grösser ist die Coulomb-Kraft auf das Elektron.

- Je näher die Elektronen beim Kern sind, umso grösser ist die Coulomb-Kraft

Auswertung der Ionisierungsenergien

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K L

M

1. (innerste) Schale àK-Schale: 2 e^- 2. Schale àL-Schale: 8 e^- 3. Schale àM-Schale: 18 e^-(8 + 10) 4. Schale àN-Schale: 32 e^-

n. Schale à 2n²e^-

Aufbau der Atomhülle: das Schalenmodell (S. 99)

àje grösser die Schale, je mehr Elektronen haben Platz àElektronen werden von innen nach aussen „eingefüllt“

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Aufbau der Elektronenhülle

Aufgabe

- Lesen Sie im Kap. 5.8 im Buch die Seiten 110-113 - Lösen Sie die Aufgabe A17 auf Seite 114

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Aufbau innerhalb der Schalen:

Bohr‘sches Atommodell

„Elektronen kreisen in der Hülle wie ein mini-Planetensystem

um den Kern“

- Elektronen besitzen Teilchen- und Wellen- eigenschaften

- Die „Flugbahn“ eines Elektrons lässt sich nicht bestimmen, sondern nur der wahrscheinliche Aufenthaltsbereich.

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-Pauli-Prinzip: pro Elektronenwolke (Orbital) maximal 2 Elektronen

-Orbitale: mathematisch/physikalisch korrekte Beschreibung der Elektronenzustände in einem Atom (Molekül)

Quantenmechanisches Orbitalmodell

„Elektronenwolken“

-Elektronenwolken:modellhafter Aufenthalts- raum der Elektronen

- Elektronen besitzen Teilchen- und Wellen- eigenschaften

- Die „Flugbahn“ eines Elektrons lässt sich nicht bestimmen, sondern nur der wahrscheinliche Aufenthaltsbereich.

Aufbau innerhalb der Schalen:

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Der Ursprung aller Elemente

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Das Periodensystem der Elemente

Atombau Chem. Eigenschaften

der Elemente

Natrium

Kalium

Kohlenstoff

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Entdeckung des Periodensystem der Elemente

Lothar Meyer

1869

Zusammenhang

Atommasse – Eigenschaften Elemente

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Das moderne Periodensystem der Elemente (PSE)

Gruppe:

Periode:

Hauptgruppen:

Nebengruppen:

Senkrechte Spalten im PSE. Elemente mit ähnlichen chemischen Eigenschaften.

Elemente besitzen gleich viele Elektronen in der äussersten Schale

Horizontale Zeilen im PSE. Die Nummer der Periode gibt die Anzahl Schalen an Elemente:

Reinstoffe, die nur aus Atomen mit gleicher Anzahl Protonen im Kern bestehen

Elemente, bei denen die äusserste Schale mit Elektronen belegt wird

Elemente, bei denen die inneren Schalen mit Elektronen belegt werden àÜbergangsmetalle, Lanthanoide, Actinoide

Lesen Sie den passenden Abschnitt im Buch Kapitel 5.8 und definieren Sie:

Atome - Bausteine der Stoffe