Atomstruktur, Spektralserien & Chemische Gesetze

Spektralserien des Wasserstoffs

Balmer-Serie

Das sichtbare Linienspektrum von Wasserstoff (H) entspricht den Übergängen angeregter Elektronen auf das Energieniveau n=2.

Lyman-Serie

Bei Übergängen auf das niedrigere Energieniveau n=1 sind die Energiedifferenzen und somit die Frequenzen größer. Die Spektrallinien liegen im ultravioletten Bereich.

Quantenmechanisches Atommodell und Orbitale

Quantenmodell

Im Quantenmodell befindet sich ein Elektron mit einer bestimmten Energie in einer definierten räumlichen Region, dem Orbital.

Orbital

Ein Orbital ist eine Region im Raum, in der die Aufenthaltswahrscheinlichkeit eines Elektrons hoch ist.

Orbitalform

Die Form eines Orbitals hängt vom Typ der Unterschale ab. s-Orbitale sind kugelförmig, p-Orbitale sind hantelförmig.

Orbitalgröße

Die Größe eines Orbitals hängt vom Wert der Hauptquantenzahl n ab.

Elektronenverteilung in Atomen

Elektronenkonfiguration

Die Elektronenkonfiguration beschreibt die Verteilung der Elektronen eines Atoms auf die verschiedenen Unterschalen und Orbitale.

Aufbauprinzip

Nach dem Aufbauprinzip besetzen Elektronen in Atomen im Grundzustand zuerst die energieärmsten verfügbaren Orbitale.

Pauli-Prinzip

Das Pauli-Prinzip besagt, dass jedes Orbital maximal zwei Elektronen aufnehmen kann, die sich in ihrem Spin unterscheiden müssen.

Hundsche Regel

Die Hundsche Regel besagt: Energiegleiche Orbitale (Orbitale derselben Unterschale) werden zuerst einzeln mit Elektronen gleichen Spins besetzt, bevor sie doppelt besetzt werden. Dies maximiert die Anzahl ungepaarter Elektronen.

Daltonsche Atomhypothese

Grundannahmen der Theorie von Dalton:

• Elemente bestehen aus unteilbaren, winzigen Teilchen, den Atomen.
• Alle Atome eines Elements sind gleich (insbesondere in ihrer Masse).
• Atome verschiedener Elemente unterscheiden sich (insbesondere in ihrer Masse).
• Chemische Verbindungen entstehen durch die Verbindung von Atomen verschiedener Elemente in festen Zahlenverhältnissen zu „zusammengesetzten Atomen“ (Molekülen).

Chemische Grundgesetze

Gesetz von der Erhaltung der Masse (Lavoisier)

Bei einer chemischen Reaktion ist die Gesamtmasse der Produkte gleich der Gesamtmasse der Reaktanten. Erklärung: Eine chemische Reaktion ist nur eine Umordnung von Atomen; Atome werden weder erschaffen noch zerstört.

Gesetz der konstanten Proportionen (Proust)

Elemente verbinden sich zu einer bestimmten chemischen Verbindung immer im gleichen Massenverhältnis. Erklärung: Das Massenverhältnis der Elemente in einer Verbindung entspricht dem Verhältnis der Atommassen der reagierenden Atome, multipliziert mit den jeweiligen stöchiometrischen Koeffizienten.