Atomtheorie: Modelle, Bindungen und Eigenschaften

Postulate der Atomtheorie nach Dalton

• Die Elemente, aus denen die Materie besteht, sind aus unteilbaren und unzerstörbaren Teilchen zusammengesetzt, die Atome genannt werden.
• Atome eines bestimmten Elements sind in Masse und Eigenschaften gleich.
• Atome verschiedener Elemente unterscheiden sich in Masse und Eigenschaften.
• Verbindungen entstehen durch die Vereinigung der Atome der entsprechenden Elemente in einem konstanten und einfachen Verhältnis.
• Das Verhältnis der Atome, die eine Verbindung bilden, verleiht dieser Verbindung einige charakteristische Eigenschaften, und die Atommasse der Kombination im Verbund ist konstant.

Atommodell nach Thomson (1903)

Das Atom war eine Kugel mit positiver Ladung, in die Elektronen wie Rosinen in einem Kuchen eingebettet waren.

Atommodell nach Rutherford

• Die Masse der Atome ist praktisch im Kern konzentriert. Die positive Ladung befindet sich ebenfalls im Kern.
• Der größte Teil des Atoms ist eine große Leere.

Atomspektren

Atomspektren sind der Fingerabdruck, der für jedes Atom charakteristisch ist, sodass keine zwei Atome gleich sind.

• Kontinuierlich: Entsprechen der Strahlung, zwischen der es keine Unterbrechung gibt.
• Diskontinuierlich: Enthalten nur bestimmte Strahlungen.

Ursache für Emission und Absorption.

Atommodell nach Bohr (drei Prinzipien)

1. Das Elektron umkreist den Kern in Kreisbahnen, ohne Energie freizusetzen oder zu absorbieren. Es hat eine definierte Geschwindigkeit und stürzt nicht in den Kern. Der Atomradius ist konstant.
2. Für die Energie des Elektrons sind nur Kreisbahnen erlaubt, die bestimmte Werte haben. Es wird gesagt, dass die Energie des Elektrons quantisiert ist. Das Elektron absorbiert Energie und geht in eine vom Kern entferntere und energiereichere Umlaufbahn über (angeregter Zustand).
3. Der Übergang des Elektrons von einer Umlaufbahn in eine andere verursacht die Emission oder Absorption von Energie entsprechend der Energiedifferenz zwischen zwei Energieniveaus. Wenn ein Elektron von einer niedrigeren in eine höhere Umlaufbahn übergeht, muss es Energie absorbieren, die es als elektromagnetische Strahlung abgibt.

Heisenbergs Unschärferelation

Es ist unmöglich, gleichzeitig und genau das Ausmaß der Bewegung und die Position eines Teilchens zu kennen.

Ein Orbital ist der kreisförmige Raumbereich um den Kern, in dem die Wahrscheinlichkeit, das Elektron anzutreffen, groß ist.

• Hauptquantenzahl (n): Bestimmt die Größe des Orbitals.
• Nebenquantenzahl (l): Bestimmt die Form des Orbitals. Sie hängt von der Hauptquantenzahl ab und nimmt Werte von 0 bis n-1 an.
• Magnetische Quantenzahl (m_l): Bestimmt die räumliche Ausrichtung des Orbitals.
• Spinquantenzahl (m_s): Ist mit den magnetischen Eigenschaften verbunden.

Chemische Bindung

Die Verbindung zwischen gleichen oder verschiedenen Atomen.

Ionische Bindung

Sie entsteht, wenn ein Atom ein Elektron verliert (Kation) und ein anderes es gewinnt (Anion). Zwischen Ionen mit entgegengesetzter Ladung.

Eigenschaften ionischer Verbindungen

• Alle sind fest.
• Sie sind wasserlöslich.
• Sie haben sehr hohe Schmelz- und Siedepunkte.
• Sie haben eine hohe Härte.
• Die Bindung ist sehr spröde und bricht leicht.

Kovalente Bindung

Die Vereinigung zweier Atome durch das Teilen von Elektronen. In der kovalenten Bindung bilden die Elektronen jedes Atoms eine gemeinsame elektronische Wolke, die die Atome verbindet und eine enge Verbindung herstellt (einschließlich der Verbindung von Nichtmetallen).

Eigenschaften kovalenter Substanzen

• Niedrigere Schmelz- und Siedepunkte.
• Molekulare Feststoffe sind weich und haben keine große mechanische Festigkeit.
• Molekulare Feststoffe sind keine guten Leiter.
• Niedermolekulare oder apolare Stoffe sind in polaren Lösungsmitteln wie Wasser praktisch unlöslich.

Eigenschaften atomarer Substanzen

• Sie haben einen sehr hohen Schmelzpunkt.
• Sie sind zäh.
• Sie leiten weder Wärme noch elektrischen Strom.
• Sie sind unlöslich.

Metallische Bindung

Die Verbindung zwischen Atomen von Metallelementen, die die Valenzelektronen teilen. Die kristallinen Netzwerke von Metallen sind sehr kompakte Packungen, in denen jedes positive Metallion durch die Elektronen mit dem Rest verbunden ist.