Atommodelle, Isotope und Ionen: Grundlagen der Chemie
Atommodelle und Daltons Atomtheorie
Daltons Atomtheorie – die Postulate:
1. Die Elemente bestehen aus winzigen, unteilbaren Teilchen, den Atomen, die bei chemischen Reaktionen weder erzeugt noch zerstört werden können.
2. Atome desselben Elements sind in Masse, Größe und anderen physikalischen und chemischen Eigenschaften gleich.
3. Bei chemischen Reaktionen ändern sich die Atome nicht; sie verändern lediglich ihre Verteilung.
4. Verbindungen entstehen aus Atomen verschiedener Elemente, die im festen, ganzzahligen Verhältnis zu einer Verbindung zusammentreten.
Das Atommodell nach Rutherford
Welches Modell beschreibt den Aufbau des Atoms? Rutherford stellte fest, dass das Atom einen zentralen, positiv geladenen Atomkern besitzt, in dem fast die gesamte Masse des Atoms konzentriert ist. Die Elektronen bewegen sich in großen Abständen um den Kern auf kreisförmigen Bahnen. Die Summe der negativen Ladungen der Elektronen ist gleich der positiven Ladung des Kerns, weshalb das Atom nach außen elektrisch neutral ist.
Das Modell nach Thomson
Was besagt das Modell von Thomson über das Atom? Thomson ging davon aus, dass ein Atom eine gleichmäßig verteilte positive Ladung enthält, in die die negativen Elektronen eingebettet sind. Die Gesamtladung des Atoms ist dabei null.
Rutherfords Streuversuch
Was ergab Rutherfords Versuch mit der Goldfolie? Bei der Bestrahlung einer dünnen Goldfolie mit Alphastrahlung durchdrang der größte Teil der Strahlen die Folie, einige wurden jedoch stark abgelenkt. Dies belegte die Existenz eines kleinen, massiven und positiv geladenen Atomkerns.
Atomorbitale
Welches Atommodell wird heute bevorzugt? Heute wird das Orbitalmodell bevorzugt. Die Wellenfunktionen beschreiben die Zustände der Elektronen in Atomen. Die stationären Zustände von wasserstoffähnlichen Atomen werden durch Atomorbitale beschrieben.
Isotope, Atombindung und Ionen
Isotope
Isotope sind Atome desselben Elements mit gleicher Protonenzahl, aber unterschiedlicher Neutronenzahl und damit unterschiedlicher Massenzahl.
Kovalente Bindung
Die kovalente Bindung entsteht, wenn Atome Elektronenpaare gemeinsam nutzen. Je nach Elektronegativitätsunterschied entstehen polare oder unpolare Moleküle. Die chemische Bindung beruht auf den anziehenden Wechselwirkungen zwischen den Atomen und Molekülen.
Was passiert, wenn der Unterschied der Elektronegativität zwischen zwei Atomen größer als 2 ist? In diesem Fall entsteht in der Regel eine Ionenbindung.
Elektronenkonfiguration des Fluors
Die Elektronenkonfiguration des Fluors lautet: 1s2 2s2 2p5.
Edelgase
Die Edelgase zeichnen sich durch ihre Stabilität aus, da ihre Energieniveaus und Unterniveaus vollständig gefüllt sind.
Ionen, Kationen und Anionen
Ein Ion ist ein Atom oder Molekül mit einer elektrischen Ladung. Kationen sind positiv geladene Ionen, Anionen negativ geladene Ionen.
Ordnungszahl, Massenzahl und Valenzelektronen
Die Ordnungszahl (Z) gibt die Anzahl der Protonen im Atomkern an und entspricht der Anzahl der Elektronen im neutralen Atom. Die Massenzahl (A) ist die Summe aus Protonen und Neutronen im Atomkern.
Valenzelektronen sind die Elektronen der äußersten Schale eines Atoms, die an chemischen Reaktionen und Bindungen beteiligt sind.
Die Elektronenkonfiguration entspricht der Verteilung der Elektronen auf die Orbitale der verschiedenen Energieniveaus.