3. Bausteine der Materie: Atomhülle. Form der Atomorbitale. s-orbitale kugelsymmetrische Elektronendichteverteilung

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1 3. Bausteine der Materie: Atomhülle Form der Atomorbitale s-orbitale kugelsymmetrische Elektronendichteverteilung 1s 2s

2 3d - Orbitale 3. Bausteine der Materie: Atomhülle

3 3. Bausteine der Materie: Atomhülle Besetzung der Orbitale mit Elektronen: Elektronenkonfiguration Regeln: 1. Die Orbitale eines Atoms im Grundzustand werden in der Reihenfolge ihrer Energien mit Elektronen besetzt. 2. Jedes Orbital kann max. 2 Elektronen mit entgegengesetztem Spin aufnehmen Pauli Prinzip Zwei Elektronen eines Atoms dürfen nicht in allen 4 Quantenzahlen übereinstimmen

4 3. Bausteine der Materie: Atomhülle Hundsche Regel Entartete (energetisch gleichwertige) Orbitale gleichen Typs werden so besetzt, dass sich die maximale Anzahl ungepaarter Elektronen gleichen Spins ergibt. (größte Spinmultiplizität) Stabile Elektronenkonfiguration: Edelgaskonfiguration He: 1s 2 Ne: 1s 2 2s 2 2p 6 Ar: [Ne] 3s 2 3p 6 Besetzung der jew. P-Schale abgschlossen

5 3. Bausteine der Materie: Atomhülle Periodensystem der Elemente (PSE)

6 3. Bausteine der Materie: Atomhülle Periodensystem der Elemente (PSE) a) Elementsymbole mit ansteigender Kernladungszahl nebeneinander b) Neue Zeile bei jeder neuen Hauptquantenzahl c) Gruppen (Spalten) und Perioden (Reihen) Elemente einer Gruppe haben die gleiche Zahl von Valenzelektronen Elemente einer Periode haben die gleiche Hauptquantenzahl Sc Zn: Auffüllung der 3d Orbitale mit Elektronen d Block Elemente (Nebengruppenelemente)

7 3. Bausteine der Materie: Atomhülle Relative Energien der Atomorbitale

8 Periodensystem der Elemente (PSE)

9 Inhalt: Modul: Allgemeine Chemie 1. Regeln und Normen 2. Elementare Stöchiometrie I Definition und Gesetze, Molbegriff, Konzentrationseinheiten 3. Bausteine der Materie Atomkern: Elementarteilchen, Kernkräfte, Kernenergie, Kernmodelle Stabilität, Radioaktivität, Kernfusion, Kernspaltung Atomhülle: Atomspektren, Bohr sches Atommodell, quantenmechanisches Atommodell, Welle Teilchen Dualismus, Quantenzahlen, Schrödingergleichung, Atomorbitale 4. Das Periodensystem der Elemente Aufbauprinzip, periodische Eigenschaften, (Atomradius, Ionisierungsenergie, Elektronenaffinität, Elementeinteilung)

10 4. Das Periodensystem der Elemente

11 4. Das Periodensystem der Elemente a) Reihenfolge der Orbitalbesetzung Im PSE; b) Besetzung der Orbitale nach dem Aufbauprinzip

12 4. Das Periodensystem der Elemente a) Elementsymbole mit ansteigender Kernladungszahl nebeneinander b) Neue Zeile bei jeder neuen Hauptquantenzahl c) Gruppen (Spalten) und Perioden (Reihen) Elemente einer Gruppe haben die gleiche Zahl von Valenzelektronen Elemente einer Periode haben die gleiche Hauptquantenzahl Sc Zn: Auffüllung der 3d Orbitale mit Elektronen d Block Elemente (Nebengruppenelemente)

13 4. Das Periodensystem der Elemente Nichtmetalle: rot Metalle: weiß

14 Heute übliche Form des PSE; Haupgruppenelemente: blau 4. Das Periodensystem der Elemente

15 4. Das Periodensystem der Elemente Einteilung der Elemente Gase: blau Feststoffe: weiß (25 C, 1013hPa) Flüssigkeiten: grau

16 4. Das Periodensystem der Elemente 25 C, 1013hPa Hg (l) Cl 2 (g) Br 2 (l) I 2 (s)

17 4. Das Periodensystem der Elemente 30 C: auch Cs und Ga sind flüssig Cs Ga

18 4. Das Periodensystem der Elemente Einteilung der Elemente in: Nichtmetalle: blau Halbmetalle: grau Metalle: weiß

19 4. Das Periodensystem der Elemente Periodische Eigenschaften: Atomradius Vergleich zwischen Kovalenzradius r kov und van der Waals Radius r vdw Kovalenzradien der Elemente der 1. Gruppe und 2. Periode

20 4. Das Periodensystem der Elemente Periodische Eigenschaften: Ionisierungsenergie Def.: Die Ionisierungsenergie I eines Atoms ist die Mindestenergie die benötigt wird, um ein Elektron vollständig aus dem Atom zu entfernen X(g) X + (g) + e - (erste Ionisierungsenergie) Maß für die Festigkeit, mit der das Elektron im Atom gebunden ist Erste Ionisierungsenergie der Atome der 1. Und 2. Periode

21 Erste Ionisierungsenergie der Hauptgruppenelemente als Funktion der Ordnungszahl 4. Das Periodensystem der Elemente

22 4. Das Periodensystem der Elemente

23 4. Das Periodensystem der Elemente Periodische Eigenschaften: Elektronenaffinität Def.: Die Elektronenaffinität E A eines Atoms ist die Energie die frei wird (E A < 0) oder benötigt wird (E A > 0), wenn ein Elektron unter Bildung eines negativ geladenen Ions angelagert wird. X(g) + e - X - (g) Elektronenaffinitäten für die Atome der 1. Gruppe und 2. Periode (kj/mol bei 25 C)

24 4. Das Periodensystem der Elemente Elektronenaffinitäten einiger Elemente [ev]

25 4. Das Periodensystem der Elemente Lebensnotwendige Elemente grau: in größeren Mengen erforderlich blau: in Spuren erforderlich

26 4. Das Periodensystem der Elemente Natrium

27 Magnesium

28 Aluminium

29 Graphit Diamantpulver

30 Roter Phosphor

31 Schwefel

32 F 2 Cl 2 Br 2 I 2

33 Neon Argon

34 Kupfer Silber Gold