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ATOMMODELLE




Atommodelle

I. Demokrit (460-370 v. Chr)

-          Es gibt kleine, unteilbare, unveränderliche Teilchen

II. Aristoteles und Platon

   - Es gibt 4 Urelemente: Wasser   -   Feuer   -   Luft   -   Erde

                                                                                                        (alchemistische Zeichen)



III. Jhon DALTON (1766 - 1844) - Englischer Physiker und Chemiker

-    Die Kleinsten Teilchen der Materie sind die Atome, sie sind unteilbar.

-    Es gibt genauso viele Atomarten wie Elemente.

-    Atome verschiedener Elemente unterscheiden sich in ihrer Masse.

-    Verbinden sich Elemente miteinander, so verbinden sich deren Atome in bestimmten kleinen Zahlenverhältnisse.

-    Chemische Reaktionen sind Teilchengruppierungen: Bei einer Reaktion gruppieren sich die Atome der Ausgangsstoffe lediglich um. Weder werden Atome vernichtet, noch entstehen neue.

-    DALTON wählte die Masse eines Wasserstoffatoms als

   Atommasseneinheit.

            => DALTON setzte die Masse eines H2-Atoms

            willkürlich auf 1.

Die derzeit gültige Festlegung der Atommasseneinheit (1u) bezieht sich auf 1/12 der Masse m des Kohlenstoffisotops 12C.

Für das H2-Atom gilt daher: m(H) = 1.0079 u.

Hinweis: 1 u = 0,000.000.000.000.000.000.000.001.660.565.5 g

                                   =  1,6606 * 10-27 kg

 

Was kann man damit anfangen?

 

-          Element

-          Verbindungsbegriff

-          chem. Reaktion

-          Aggregatzustände

-          Lösungen

Anwendbarkeitsgrenze:

-          Ionengitter

-          Elektrolyse

-          Molekühlstruktur/Bindungswinkel

IV. THOMSON-Modell (1856-1940)

Faradeys Elektrolyseversuche (1833) und die Entdeckung des Elektrons 188 konnte man mit dem einfachen DALTON-Modell nicht mehr erklären:

=> Ein Neues Modell muss(te) her:

THOMSON erweiterte (um 1900) das Atommodell von DALTON in dem er die Ladung mit einbezog:

-          Das Atom besteht aus einer elektrisch positiv geladenen Kugel, in die elektrisch negativ geladene Elektronen eingelagert sind.

-          Die Atome sind nach außen elektrisch neutral.

-          Die Atome können Elektronen auf- und abgeben, wodurch positiv, bzw. negativ geladene Ionen entstehen.

V. Ernst RUTHERFORD (1871-1937)

V:  Rutherford beschoss eine extrem dünne Goldfolie (etwa 100   Atomschichten stark!) mit -Teilchen und stellte fest, dass   einige Teilchen abgelenkt werden und einige gerade hindurch        "flogen". Jedes 100.000. Teilchen etwa prallt ganz zurück.

Die Beobachtungen konnten nicht mit dem THOMSON-Modell erklärt werden. Daher geht RUTHERFORD nicht mehr vom Kugel-Modell aus:

-          Das Atom besteht aus einem Atomkern und einer Atomhülle

-          Der Atomkern ist positiv geladen und befindet sich im Zentrum des Atoms.

-          Der Atomkern hat einen Durchmesser von 1/10.000 des gesamten Atomdurchmessers.

-          In der Atomhülle befinden sich negativgeladene Elektronen die den Kern umkreisen.

-          Durch die Kreisbewegung wird verhindert, dass die Elektronen auf den Kern stürzen.

-          Die Elektronen sind noch kleiner als der Kern. Die Atomhülle ist praktisch ein leerer Raum.

"Kern-Hülle-Modell" (1911)

 

 

 

 

 

 




 

 

 

 

 

 

Widerspruch zur herkömmlichen Physik:

-          Bewegte Elektronen erzeugen ein magnetisches Feld, des nach außen abgestrahlt wird. Diese Feldenergie kann nur aus dem Energievorrat des Elektrons entnommen werden.

ð     Bewegungsenergie de Elektrons müsste sich verringern

ð     Zentrifugalkraft würde sich verkleinern

ð     Elektron müsste spiralförmig in den Kernstürzen.

Anwendbarkeitsgrenze: - Molekühlstruktur/Bindungswinkel

VI. BOHRsches Atommodell (1913)

Anlass: Man entdeckte dass Licht unterschiedlich hohe Energie hat.

ð     Lichtentstehung durch "Bahnechsel" des Elektrons.

-          Die Elektronen kreisen in sieben Bahnen (Schalen (K-Q)) um den Kern.

-          Elektronen haben ein unterschiedliches Energieniveau.

-          Elektronen werden durch Kernanziehung und Fliehkraft auf bestimmten bahnen gehalten.

-          Maximalbesetzung: 2n²

Was kann man damit anfangen?

 

-          Lichtentstehung

-          Größenverhältnisse der Atome können abgeschätzt werden

-          Unterschiedliche Ionisierungsenergie

-          Reaktionsfähigkeit

-          Bindungsbestreben der Elementatome (Ionen-/Elektronenpaarbindung)

VII. Orbitalmodell: (1925-1927)

-          Ort und Geschwindigkeit eines Elektrons kann nicht exakt bestimmt werden (HEISENBERGschen Unschärferelation)

-          Elektronen können daher keiner bestimmten Bahn zugeordnet werden.

-          Elektronen bekommen einen Raum zugeordnet indem sie wahrscheinlich zu finden sind: das Orbital.

Orbitale sind dreidimensionale Aufenthaltsräume von Elektronen, die sich durch die SCHRÖDINGER-Gleichung darstellen lassen.

 


Kennzeichen eines Orbitals:

-          Hauptquantenzahl n s Energieniveau s "Schale"

-          Nebenquanten Zahl l s Energieunterschiede innerhalb eines Energieniveaus s Orbitaltyp

-          Spinquantenzahl s s Eigenrotation von Elektronen ()

Orbitaltypen:

-          Jedes Orbital kann maximal zwei Elektronen mit unterschiedlichem Spin besetzt werden

-          Energiegleiche Orbitale mit gleicher Nebenquantenzahl werden zuerst einfach besetzt!










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