Orbitalmodell im gymnasialen Chemieunterricht MINT-LERNZENTRUM
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- Edith Schmid
- vor 6 Jahren
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Transkript
1 Orbitalmodell im gymnasialen Chemieunterricht
2 Google
3 Kugelwolkenmodell
4 Schrödingergleichung
5 Orbitalmodell
6 Ausgangslage Experiment Folgerung Streuversuch von E. Rutherford (1911) Kern-Hülle-Modell Widerspruch zum Coulomb-Gesetz
7 I. Schalenstruktur Experiment Folgerung Ionisierungsenergien Schalenmodell von N. Bohr (1913)
8 I. Schalenstruktur Experiment Folgerung Flammenfarben, Linienspektren Schalenmodell von N. Bohr (1913) Postulate
9 II. Probleme Niels Bohr Folgerung Postulate Keine kausale Erklärung der Schalenstruktur
10 II. Probleme Naturgesetz Folgerung Unschärfebeziehung von W. Heisenberg (1927) Das Bohr sche Atommodell widerspricht der Unschärfebeziehung
11 Was nun?
12 III. Elektron als Welle Vorhersage Folgerung Louis de Broglie (1924) Wellencharakter des Elektrons
13 III. Elektron als Welle Experimentelle Bestätigung Folgerung Davisson und Germer (1927) Versuch: Beugung der Elektronenwellen Welle-Teilchen-Dualismus Schlüsselerkenntnis bei der Herleitung des Orbitalmodells
14 IV. Orbitalbegriff Elektronen in Atomen Analogie Elektronen in Atomen sind durch die Anziehung zum Kern eingesperrt Versuche mit Gummi- und Kunststoffschläuchen Eingesperrte Wellen in der Musik Nur bestimmte Zustände sind möglich Schalenstruktur der Elektronenhülle
15 IV. Orbitalbegriff Elektronen in Atomen Folgerung Elektronen in Atomen können als dreidimensionale stehende Wellen beschrieben werden Das diskrete Verhalten der Elektronen in Atomen folgt ohne zusätzliche Annahmen aus dem Wellencharakter des Elektrons Kausale Erklärung der Natur
16 IV. Orbitalbegriff Deutung der Wellenfunktion Folgerung M. Born (1926) Berechnung der Aufenthaltswahrscheinlichkeit des Elektrons aus der Wellenfunktion Die Teile des Raumes um den Atomkern, in welchen sich ein Elektron mit hoher Wahrscheinlichkeit aufhält, werden als Orbitale bezeichnet Orbitalbegriff
17 Leistungen des Orbitalmodells Elektronen als stehende Wellen Wahrscheinlichkeitsdeutung Diskretes Verhalten der Elektronen in Atomen Kausale Erklärung der Schalenstruktur Keine exakte Beschreibung eines Elektrons Einklang mit der Heisenberg schen Unschärfebeziehung
18 V. Auffüllen der Orbitale Besetzung der Orbitale mit Elektronen Aufbauprinzip 1. Energieprinzip 2. Pauli-Prinzip (Spin) 3. Hundsche Regel Folgerung Zu 1: Schalen, Unterschalen, Kreuzung der Unterschalen (3d/4s) Zu 2: Doppelbesetzung der Wolken Elektronenkonfigurationen aller Elemente
19 VI. Periodensystem der Elemente (R. Deuber) Elektronenkonfigurationen der Elemente Herleitung des Periodensystems Kreuzung der Unterschalen 3d/4s Erklärung des Periodensystems einschliesslich der Existenz der Nebengruppenelemente Kausale Erklärung der Natur
20 VI. Periodensystem
21 Auffüllen der Orbitale Beispiel eines Kapitels
22 Inhalt Hauptdokument Arbeitsblätter für die Lernenden Arbeitsblätter mit Lösungen für die Lehrkraft PowerPoint-Präsentationen Lesetexte
23 V. Auffüllen der Orbitale Besetzung der Orbitale mit Elektronen Aufbauprinzip 1. Energieprinzip 2. Pauli-Prinzip (Spin) 3. Hundsche Regel Folgerung Zu 1: Schalen, Unterschalen, Kreuzung der Unterschalen (3d/4s) Zu 2: Doppelbesetzung der Wolken Elektronenkonfigurationen aller Elemente Herleitung des Periodensystems
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