Bauchemie Welche elementaren Teilchen enthält a) der Atomkern und b) die Atomhülle?

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1 Bauchemie 1 1. Welche elementaren Teilchen enthält a) der Atomkern und b) die Atomhülle? a) Der Atomkern besteht aus Neutronen und Protonen, die zusammen auch Nukleonen genannt werden. Er befindet sich anschaulich gesprochen, im Zentrum des Atoms; sein Durchmesser beträgt etwa 1/ bis 1/ des Durchmessers der Elektronenhülle, konzentriert aber in sich mehr als 99,9 % der Masse/Energie des gesamten Atoms. b) Die Atomhülle enthält die Elektronen. Daher wird diese auch als Elektronenhülle bezeichnet. 2. Was versteht man unter der Massen- bzw. der Nukleonenzahl eines Elements? Die Massenzahl ergibt sich aus der Summe der im Kern befindlichen Neutronen und Protonen. 3. Was gibt die Kernladungszahl an? Die Kernladungszahl auch Ordnungszahl, Protonenzahl oder Atomnummer genannt, gibt die Anzahl der Protonen in einem Atomkern an. Sie ist identisch mit der Ladungszahl des Atomkerns. 4. Welche chemischen Hauptbindungsarten gibt es? a) Atombindung (Elektronenpaarbindung) Zusammenhalt zwischen Atomen erfolgt durch ein Bindungselektronenpaar (Bsp. Stickstoff N2 ) Atombindungen bilden sich besonders zwischen den Atomen von Nichtmetallen aus. durch Atombindungen gebildete Moleküle sind nur bei Bindungen zwischen 2 gleichen Atomen symmetrisch, d.h. Ladung, Masse und Gestalt weisen gleiche Symmetrieeigenschaften auf Atombindungen zwischen verschiedenen Elementen weisen Asymmetrien auf, z.b. Dipolmoment bei Wasser (H2O)

2 b) Ionenbindung Die Ionenbindung auch ionische Bindung genannt, ist eine chemische Bindung die aus der Elektrostatik positiv und negativ geladener Ionen resultiert. Negativgeladene Ionen werden auch als Anionen, positivgeladene Ionen als Kationen bezeichnet. Ionenverbindungen entstehen durch Vereinigung von Alkalimetallen mit Halogenen bzw. Erdalkalimetallen mit Sauerstoff. Reaktionspartner nehmen Edelgaskonfiguration ein Bsp.: Na + Cl NaCl Reaktionsprodukte kristallin sprödes Materialverhalten hohe Schmelz- und Siedepunkte c) Metallbindung Als Metallische Bindung oder Metallbindung bezeichnet man die chemische Bindung wie sie bei Metallen und in Legierungen vorliegt. Diese ist gekennzeichnet durch das Auftreten von frei beweglichen Elektronen im Metallgitter, die unter anderem für die makroskopischen Eigenschaften Stromleitfähigkeit, metallischer Glanz, Duktilität, Schmieden und Verformbarkeit verantwortlich sind. Sie wird durch Anziehungskräfte zwischen Metallionen und freien Elektronen verursacht. Die Außenelektronen der Metalle sind nur schwach gebunden und können daher leicht vom Atom abgetrennt werden. Im Metall bildet sich deshalb ein Gitter aus positiv geladenen Metall-Ionen, den sogenannten Atomrümpfen, welche jeweils die Rumpfladung tragen. Die abgegebenen Außenelektronen sind nicht mehr einem einzelnen Atom zugeordnet und können sich innerhalb des Gitters nahezu frei bewegen, dies nennt man Elektronengas oder Elektronengaswolke. große Formänderungen durch Gleitung der einzelnen Ionengitter an den Grenzflächen möglich duktiles Materialverhalten sehr gute elektrische und thermische Leitfähigkeit

3 5. Welche drei chemischen Grundgesetze gibt es (stöchiometrische Gesetze)? Was sagen sie aus? a) Das Gesetz zur Erhaltung der Masse: Bei einer chemischen Reaktion wird die Gesamtmasse der einzelnen Reaktionspartner nicht verändert. Die Summe der Masse der Ausgangsstoffe ist gleich der Masse der Endprodukte. b) Das Gesetz der konstanten Proportionen: Das Massenverhältnis zweier sich zu einer chemischen Verbindung vereinigender Elemente ist konstant. c) Das Gesetz der multiplen Proportionen: Die Massenverhältnisse zweier sich zu verschiedenen chemischen Verbindungen vereinigender Elemente stehen im Verhältnis einfacher ganzer Zahlen zueinander. 6. Was gibt die Wertigkeit eines Elements an? Die Wertigkeit eines Elements gibt an wieviele Wasserstoffatome ein Atom eines Elements binden oder ersetzen kann. 7. Was sind Isotope? Atome desselben Elements können verschiedene Anzahlen von Neutronen besitzen; die verschiedenen möglichen Varianten eines Elements heißen Isotope. Zum Beispiel enthält das häufigste Isotop von Wasserstoff überhaupt keine Neutronen; es gibt aber auch ein Wasserstoff-Isotop namens Deuterium, mit einem Neutron, und noch ein weiteres, Tritium, mit zwei Neutronen. Wasserstoff Deuterium Tritium

4 8. In welchem Teil des Atoms ereignen sich chemische Reaktionen? Die Elektronenhülle des Atoms erfährt eine Veränderung! 9. Beschreibe das Bohr`sche Atommodell. Skizziere es am Beispiel eines Magnesium Atoms. Nach dem Bohr schen Atommodell besteht das Atom aus einem positiv geladenen Atomkern und negativ geladenen Elektronen, die diesen auf diskreten (räumlich getrennten) konzentrischen Bahnen umkreisen, ähnlich den Planeten eines Sonnensystems. 10. Erläutere den Aufbau des Periodensystems mit Hilfe der Begriffe Perioden und Gruppen. Das Periodensystem besteht aus 7 waagerecht angeordneten Perioden und 8 Hauptund 8 Nebengruppen die senkrecht angeordnet sind. Die Gruppennummer gibt die Anzahl der Valenzelektronen an. 1. Hauptgruppe Alkalimetalle 2. Hauptgruppe Erdalkalimetalle 3. Hauptgruppe (13) Erdmetalle 4. Hauptgruppe (14) Kohlenstoff-Silicium Gruppe 5. Hauptgruppe (15) Stickstoff Phosphor Gruppe 6. Hauptgruppe (16) Chalkogene 7. Hauptgruppe (17) Halogene 8. Hauptgruppe (18) Edelgase 11. Wie unterscheiden sich Hauptgruppenelemente und Nebengruppenelementen? Haupt und Nebengruppenelemente unterscheiden sich durch die Reihenfolge der Besetzung des höchsten Energieniveaus mit Elektronen. Bei den Hauptgruppenelementen werden die s- oder die p-orbitale zuletzt mit Elektronen besetzt. Bei den Nebengruppenelementen wird die zweitäußerste Schale zuletzt mit d-elektronen besetzt.

5 12. Was versteht man unter Ionisierungsenergie? Ionisierungsenergie ist die Energie, die benötigt wird um ein Elektron aus dem Anziehungsbereich des Atomkerns zu entfernen. Viele innere Schalen schirmen das zu entfernende Elektron gegen die Anziehung des Atomkerns ab, d.h. die Ionisierungsenergie nimmt bei größer werdenden Atomen ab. 13. Was versteht man unter Elektronegativität? Elektronegativität ist ein relatives Maß für die Fähigkeit eines Atoms, in einer chemischen Bindung das Bindungselektronenpaar an sich zu ziehen. Sie wird unter anderem von der Kernladung und dem Atomradius bestimmt. Die Elektronegativität kann daher als Anhaltspunkt für die Polarität und den Ionenbindungscharakter einer Bindung genommen werden: Je höher der Unterschied in der Elektronegativität der gebundenen Elemente, desto polarer ist die Bindung. Polarität bezeichnet in der Chemie eine durch Ladungsverschiebung in Atomgruppen entstandene Bindung von getrennten Ladungsschwerpunkten, die bewirken, dass eine Atomgruppe nicht mehr elektrisch neutral ist.

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