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1 Toll! Wir wissen nun eine Menge über den Bau von Atomen. Wir können Infos über Elemente aus dem PSE ablesen. Aber als Chemiker wollen wir auch Verbindungen untersuchen, ihre Zusammensetzung verstehen und neue Verbindungen erschaffen. Dazu braucht es ein weiteres/ erweitertes Atommodell!

2 Hinweise... - Sehr viele Elemente kommen in der Natur nicht elementar vor. Als Ionen besitzen sie eine Ladung und eine bestimmte Elektronenkonfiguration. - Elektronen können aus Atomen entfernt werden. Dazu bedarf es unterschiedlich viel Energie. - Elektronen in Atomen können angeregt werden. Bei Abgabe der Anregungsenergie entsteht Licht von ganz bestimmter Wellenlänge.

3 Licht und Spektren Weisses Licht besteht aus einer Mischung aller möglicher farbiger Lichtanteile. Man kann es mit einem Prisma aufspalten. Gasförmige Elemente können durch Energiezufuhr zum Leuchten angeregt werden. Ihr Licht enthält nur bestimmte Anteile (Bsp. Leuchtstoffröhren; Natriumdampflampe). Dieselben Anteile werden aus weissem Licht herausgefiltert.

4 Bohrsches Postulat (1913) Die Elektronen in der Atomhülle haben nicht alle dieselbe Energie. Sie können sich nur auf bestimmten Bahnen um den Kern bewegen. Durch Energiezufuhr können sie kurzzeitig auf eine höhere Bahn angehoben werden. Beim Zurückfallen senden die Energie in Form von Licht aus. Die verschiedenen Energieniveaus legen sich wie Schalen um den Atomkern.

5 Elektronen können nicht nur angeregt werden, sondern sogar aus dem Atom abgespalten werden --> Ionen. Ionisierungsenergie Elektronen lassen sich zu Gruppen zusammen fassen --> Schalen

6 Das Schalenmodell der Zusammenfassung: Elektronenhülle Die Elektronen eines Atoms sind nicht alle gleich. Die Elektronen haben unterschiedlich viel Energie. Man kann Elektronen mit ähnlicher Energie zu Gruppen zusammen fassen (Schalen). Die Elektronen einer Schale halten sich in ähnlichem Abstand zum Atomkern auf (wie Zwiebelschalen). Die Schalen werden mit den Buchstaben K, L, M, N... bezeichnet. Was sagen uns die Sprünge innerhalb der Ionisierungsenergie über die Zahl der Elektronen in den einzelnen Schalen?

7 Natürlich vorkommende Ionen Du hast gelernt, dass einige Elemente des PSE sehr reaktiv sind und daher in der Natur nur in Form von Verbindungen vorkommen. Darin sind oftmals Ionen enthalten. Wie viele Elektronen besitzen folgenden Ionen? Gibt es Gemeinsamkeiten? Li +, Ca 2+, F -, Be 2+, S 2-, Al 3+,O 2-, Cl -, Mg 2+, K + Wie hängt die Ionenladung mit der Stellung des Elements im PSE zusammen?

8 Die Elektronenzahl bzw. Elektronenkonfiguration (Verteilung der Elektronen auf die Schalen) der natürlich vorkommenden Ionen entspricht sehr häufig der Konfiguration der Edelgase bzw. die Elektronenzahl entspricht dem Maximum für die Elektronenschalen (2x 2 ).

9 Elementarteilchen, Schalen und PSE Die Anzahl Elektronen bestimmt auch die Anzahl Elektronen in der äussersten Schale. Dies sind die Valenzelektronen (Aussenelektronen), sie stimmen mit der Nummer der Hauptgruppe überein und bestimmen das chemische Verhalten.

10 Zusammenfassung Schalenmodell I 1. Nicht alle Elektronen besitzen dieselbe Energie. 2. Elektronen können ihre Energie in Stufen verändern. 3. Elektronen können aus einem Atom entfernt werden. 4. Je näher ein Elektron sich beim Kern aufhält, desto stärker wird es gebunden. Man benötigt viel Energie um es zu enterfernen. Es ist energiearm. Ein weit entferntes Elektron ist leicht zu entfernen es ist energiereich. --> Wir schauen uns das Beispiel auf dem Infoblatt an.

11 Zusammenfassung Schalenmodell II 1. Betrachtet man die Ionisierungsenergien, so fällt auf dass Elektronen zu Gruppen zusammen gefasst werden können --> Schalen. 2. Die maximale Anzahl der Elektronen in einer Schale beträgt 2x Jeweils, wenn die Zahl der Elektronen eines natürlich vorkommenden Ions der eines Edelgases entspricht, steigt die Ionisierungsenergie stark an. 4. Für das chemische Verhalten der Elemente spielt immer nur die äusserste Schale eine Rolle. Die Elektronen hierin bezeichnet man als Aussen- oder Valenzelektronen.

12 Schalen und Unterschalen Die Schalen im Schalenmodell können in Unterschalen aufgeteilt werden. Die Anzahl der Unterschalen entspricht der Schalennummer (Schale K ist die 1. Schale und hat nur eine Unterschale; Schale M ist die 3. Schale und hat drei Unterschalen). Die Unterschalen ergeben den Aufbau des PSE: - 1. Unterschale (s) ist besetzt bei den Elementen der I. und II. Hauptgruppe Unterschale (p) besetzt bei den Elementen der III. bis VIII. Hauptgruppe Unterschale (d) besetzt bei den Nebengruppen Elementen.

13 Schalen und Unterschalen II Da die 1. Schale 2 Elektronen enthalten kann und nur eine Unterschale besitzt ist klar, dass beide Elektronen in dieser Unterschale vorhanden sind. (Unterschale s: 2e - ) Die 8 Elektronen der 2. Schale verteilen sich auf die beiden Unterschalen (2 in der ersten, 6 in der zweiten). (Unterschale p: 6e - ) Die dritte Unterschale der 3. Schale kann 10 Elektronen aufnehmen. (Unterschale d: 10e - ) 1. Schale (K) Unterschale s: 2e - 2. Schale (L) Unterschale s: 2e - Unterschale p: 6e - 3. Schale (M) Unterschale s: 2e - Unterschale p: 6e - Unterschale d: 10e -

14 Das PSE und der Aufbau nach Schalen Das PSE kann in Blöcke eingeteilt werden. Diese werden, nach den besetzten Unterschalen, s-, p-, d- und f-block genannt.

15 Ionisierungsenergien Obwohl bei Kalium und Calcium die dritte Schale (maximal 18 e-) noch nicht voll besetzt ist, kann ein Sprung bei der Ionisierungsenergie erkannt werden. Bereist nach 8 e- ist wieder ein stabiler Zustand (Edelgas) erreicht.

16 Besetzung der Energieniveaus (Schalen und Unterschalen)

17 Aufgabe Bearbeite die Übungsblätter zum Schalenmodell und beantworte mir ihrer Hilfe folgende Fragen: - Welche Zahl im PSE gibt die Anzahl der Elektronen eines Atoms an? - Was kann man an der Hauptgruppennummer eines Elementes ablesen? - Woran erkennt man, welches die äusserste besetzte Schale ist? - Wie kann man herausfinden, wie die Ionenladung eines natürlich vorkommenden Ions ist? - Wie verändert sich der Radius eines Atoms, wenn es zum Ion wird (positives oder negatives Ion)? - Wie verändert sich der Atomradius innerhalb einer Gruppe und einer Periode und warum?

18 Üben, üben, üben Schreib die Elektronenkonfiguration (Verteilung der Elektronen auf die Schalen und Unterschalen) folgender Elemente auf: Phosphor, Quecksilber, Germanium Schreibe: 1s: 2; 2s: 2, 2p: Welche Atom- und Ionensorten entsprechen der Konfiguration 1s: 2, 2s: 2, 2p: 6, 3s: 2, 3p: 6 3. Welche Schale/ Unterschale wird besetzt nachdem die folgende Schale/ Unterschale voll ist: 2s; 3p; 5s; 4d; 6s 4. Aus welcher Unterschale geben Alkali- und Erdalkalimetalle ihre Valenzelektronen ab? 5. In welche Unterschale nehmen Halogene Elektronen auf, um die Konfiguration eines Edelgases zu erreichen?

19 Zusammen -klappen Nachdem wir nun den Aufbau des gesamten PSE verstanden haben, klappen wir es zu und betrachten nur die HAUPTGRUPPEN. Die Valenzelektronen (Aussenelektronen) der Hauptgruppenelemente (chemisches Verhalten) sitzen in den s- und p- Unterschalen.

20 Zusammenfassung 1. Die Ordnungszahl eine Elementes gibt die Anzahl der Protonen (p + ) im Kern und der Elektronen (e - ) in der Atomhülle an. 2. Die Periodennummer gibt die Anzahl der besetzten Energieniveaus an. 3. Die Hauptgruppennummer eines Elementes gibt die Anzahl Aussenelektronen (in s- oder p-unterschalen) an. 4. Metalle geben ihre Aussenelektronen aus diesen Schalen ab, um die Konfiguration eines Edelgases zu erreichen. 5. Die Nichtmetalle nehmen zusätzliche Elektronen in die p-unterschale auf, um die Konfiguration eines Edelgases zu erreichen.

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