Atombau. Chemie. Zusammenfassungen. Prüfung Mittwoch, 14. Dezember Elektrische Ladung. Elementarteilchen. Kern und Hülle

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1 Chemie Atombau Zusammenfassungen Prüfung Mittwoch, 14. Dezember 2016 Elektrische Ladung Elementarteilchen Kern und Hülle Atomsorten, Nuklide, Isotope Energieniveaus und Schalenmodell Steffi Alle saliorel Zusammenfassungen sind online verfügbar. saliorel.com/files

2 CHEMIE 2 Elektrische Ladung # Elektrische Ladung Ladung ist eine bestimmte Eigenschaft der Materie nicht alle Körper besitzen aber elektrische Ladung. * Colomb / Ampère Die physikalischen Messeinheit für elektrische Ladung ist Colomb. Ein Ampère hingegen ist 1 Colomb/Sekunde. Die meisten Körpern tragen als ganzes diese Ladung jedoch oft nicht, obwohl die Atombausteine eine Ladung tragen. Dies liegt daran, dass die beiden Ladungen sich untereinander neutralisieren, wenn die positiven und negativen Ladungsmengen dieselben sind. Es ist möglich, dass, wenn sich negativ geladene Bausteine des Atoms (Elektronen) vom Körper loslösen und somit ein Ladungsungleichgewicht entsteht. Dies kann bei einigen Körpern durch Reibung erzeugt werden.! Nur Elektronen können übertragen werden Protonen können bei Reibungsversuchen nicht übertragen werden, da sie sich ganz im Atominnern (im Kern) befinden. Neutronen befinden sich ebenfalls im Atomkern und besitzen hingegen auch keine elektrische Ladung. Verschiedene (positive und negative) Ladungen ziehen einander an, während gleiche (+, + oder, ) Ladungen einander abstossen. Ein Neutron bewirkt keinen Effekt. # Elementarteilchen Atome bestehen aus drei Elementarteilchen: Elektronen, Protonen und Neutronen Die Masse von Atomen werden in Units (u) angegeben. Ein Proton und Neutron wiegen beide rund 1 u, während ein Elektron praktisch nichts wiegen, und ihr Gewicht in der Massenzahl vernachlässigt werden kann. * Elementarladung Die Elementarladung bezeichnet den Betrag * C. Es ist die kleinstmögliche Ladungsmenge und sind die Ladung eines Elektron oder Protons (jeweils entweder positiv oder negativ). Ein Neutron trägt keine elektrische Ladung.

3 CHEMIE 3 Kern und Hülle TL; DR Proton Positiv geladenes Elektron Negativ geladenes Neutron Nicht geladenes Elementarteilchen, Elementarteilchen, Elementarteilchen, 1 Elementarladung, 1 Elementarladung, 0 Elementarladungen, wiegt etwa 1 Unit. wiegt fast nichts. wiegt etwa 1 Unit. Im Atomkern In der Atomhülle Im Atomkern # Aufbau eines Atoms Atome enthalten in ihrer Mitte einen kleinen Kern, der aus Protonen und Neutronen besteht. Die Atomhülle besteht aus Elektronen. Der Atomkern ist somit elektrisch positiv geladen, die Atomhülle elektrisch negativ. # Grössenordnung Der Durchmesser des Atomkerns beträgt etwa nur 1 / des Durchmessers eines Atoms. Dieser beinhaltet jedoch die meiste Masse des Atoms, da die Elektronen beinahe nichts wiegen. # Zusammenhalt eines Atoms Ein Atom wird durch die Anziehungskraft zwischen dem Kern und der Hülle zusammengehalten, da die unterschiedlichen Ladungen (negative Hülle, positiver Kern) einander anziehen. # Zusammenhalt des Kerns Im Kern wirkt noch eine weitere Kraft, die Kernkraft, die die Protonen auf dem kleinen Raum im Kern trotz ihrer elektrischen Abstossung (alles positiv) zusammenhalten. Sie wirkt nur bei unmittelbar nahe beieinander liegenden Teilchen wie den Protonen und Neutronen im Atomkern. Da die Hülle vergleichsweise riesig ist, hat die Abstossung der Elektronen untereinander keinen Einfluss. Bei chemischen Reaktionen wird der Atomkern nie verändert, sondern nur die Anzahl oder Anordnung der Elektronen in der Hülle. Bei Atomkraft wird der Kern verändert und die Kernkraft ausgenutzt, wie beim Zerfall durch Radioaktivität, Kernspaltung oder Kernschmelze.

4 CHEMIE 4 Atomsorte, Nuklide, Isotope # Elementarstoff Ein Elementarstoff besteht nicht aus lauter gleichen Atomen, sondern aus Atomen mit der gleichen Protonenzahl, da dies die chemischen Eigenschaften eines Atoms ausmachen. # Atomsorten Atomsorten unterscheiden sich lediglich durch die Anzahl Protonen im Kern. Die chemischen Eigenschaften eines Stoffs werden durch die Anzahl Elektronen bestimmt, da sie im Atom aussen sind und mit anderen Atomen in Kontakt treten. # Anzahl Elektronen Die Anzahl Elektronen hängt von der Anzahl Protonen im Kern ab. Die Neutronenzahl ändert nichts an der Anzahl Elektronen und somit den chemischen Eigenschaften, jedoch an der Masse und der Kernstabilität. # Nuklide Ein Nuklid ist ein Atom, das durch seine Anzahl Protonen, Neutronen und Elektronen definiert ist. Ein Elementarstoff hingegen wird nur durch Anzahl Protonen unterschieden. # Isotope Ein Isotop sind Nuklide, die gleichviele Protonen besitzen, jedoch verschiedene Neutronen besitzen. Sie sind zu erkennen am selben Atomsymbol (H, O, C, ) aber unterschiedlicher Massenzahl. # Ordnungszahl Die Ordnungszahl, also Anzahl Protonen (und gleichzeitig Anzahl Elektronen) wird auch Kernladungszahl genannt und wird klein links unten am Atomsymbol vermerkt. # Massenzahl Die Massenzahl, also totale Atommasse in u, entspricht der Summe von Protonen und Neutronen im Kern, da die Elektronenmasse praktisch null ist. Sie wird klein oben links des Atomsymbols geschrieben. # Berechnung Durchschnittliche Atommasse Beispiel: Gegeben: 99.6 % 14 N, 0.4 % 15 N Durchschnittliche Atommasse der Sorte N = (0.996 * 14u) + (0.004 * 15u) = u

5 CHEMIE 5 Energieniveaus und Schalenmodell # Wichtige Bedeutung Alle chemische Reaktionen lassen sich auf die Vorgänge in der Elektronenhülle zurückführen. Die Elektronenhülle ist von grundlegender Bedeutung für die Chemie. * Ionisierungsenergie Benötigte Energie, um ein Elektron aus einem Atom zu entfernen. Beim Trennen eines Elektrons entsteht ein positives Ion. Je näher das Elektron am Kern (erste Schale), desto höher die Anziehungskraft und desto mehr Ionisierungsenergie wird benötigt. # Energieniveaus Die Elektronen verschieden stark an den Atomkern gebunden sie unterliegen unterschiedlichen Energieniveaus. Je näher das Elektron am Kern, desto tiefer das Energieniveau, da seine Energie ebenfalls tiefer ist. Je höher die Energie eines Elektrons, desto weniger Ionisierungsenergie wird benötigt, um das Elektron zu entfernen. # Schalen Elektronen haben keinen beliebigen Abstand zum Kern, sondern sind nach Energieniveau in Schalen unterteilt. Die innerste Schale hat das tiefste, die äusserste das höchste Energieniveau. In jeder Schale hat es jedoch nur für eine begrenzte Anzahl Elektronen Platz. In der ersten Schale finden 2 Elektronen Platz, in der zweiten 8 Elektronen und in der dritten ebenfalls 8. Elektronen streben möglichst tiefe Energieniveaus an, also müssen zuerst die innersten Schalen gefüllt sein, bevor äussere Schalen existieren können. Die Verteilung der Elektronen auf die verschiedenen Energieniveaus nennt sich Elektronenkonfiguration. # Unterschalen Diese Schalen können weiterhin in Unterschalen unterteilt werden, da die Energieniveaus dort noch weiter differieren. Diese Unterschalen können auch in andere Schalen überlappen.

6 CHEMIE 6 Energieniveaus und Schalenmodell # Elektronenkonfigurationen 1. SCHALE 2. SCHALE 3. SCHALE 4. SCHALE 5. SCHALE 6. SCHALE 7. SCHALE Durch diese farbliche Einteilung des Elektronensystem kann für jede Atomsorte die Schale bestummen werden, da sie nach Ordnungszahl geordnet sind. 1. SCHALE 2. SCHALE 3. SCHALE 4. SCHALE 5. SCHALE 6. SCHALE 7. SCHALE The saliorel Group Intellectual Property Alle Rechte vorbehalten.