Grundlagen der Atomphysik und chemischen Elemente

Atommodelle: Dalton, Thomson und Rutherford

Dalton: Es war bekannt, dass Thomson-Atome die elementarsten Teilchen der Materie waren und keine innere Struktur hatten. Ein Atom besteht aus einer Kugel aus positiv geladener Materie, in der die Elektronen verteilt sind.

Rutherford: Der Atomkern ist klein und besteht aus Protonen. Es gibt eine äußere Schicht, die Hülle, in der sich Elektronen und Neutronen befinden. Die Elektronen kreisen um den Kern.

Grundbegriffe: Ordnungszahl und Massenzahl

• Ordnungszahl: Anzahl der Protonen im Atomkern.
• Massenzahl: Anzahl der Protonen und Neutronen, die in einem Atomkern vorhanden sind.
• Neutron: Berechnet sich aus der Massenzahl minus der Ordnungszahl.
• Isotope: Atome mit der gleichen Anzahl an Protonen, aber einer unterschiedlichen Anzahl an Neutronen.

Ionen und elektronische Konfiguration

Grundlegende elektronische Konfiguration: Verteilung der Elektronen auf den niedrigsten Energieniveaus.

Valenzelektronen: Elektronen, welche die energiereichste und am weitesten außen liegende Ebene besetzen.

Einatomige Ionen: Ein Atom, das Elektronen aus der Hülle verloren oder gewonnen hat und somit eine elektrische Ladung besitzt.

• Anion: Ein Atom, das ein oder mehrere Elektronen gewinnt.
• Kation: Ein Atom, das ein oder mehrere Elektronen verliert.

Chemische Elemente und ihre Eigenschaften

Metallischer Charakter: Dies bezieht sich auf chemische und physikalische Eigenschaften. Je weniger Valenzelektronen vorhanden sind und je größer das Atom ist, desto ausgeprägter ist der metallische Charakter.

Metalle: Merkmale sind Glanz, einfache mechanische Bearbeitung zu Blechen und Drähten, gute Leitfähigkeit, bei Raumtemperatur fest mit hohem Schmelzpunkt, hohe Dichte und hohe Festigkeit.

Nichtmetalle: Sie sind in der Regel Gase oder spröde Feststoffe und sind schlechte Leiter.

Halbmetalle: Die wichtigste Eigenschaft dieser Elemente ist, dass sie den elektrischen Strom in der Regel nur eingeschränkt leiten (Halbleiter).

Alkalimetalle, Halogene und Edelgase

Alkali: Sie sind hochreaktiv. Mit zunehmender Ordnungszahl innerhalb der Gruppe steigt ihre Dichte, während Schmelz- und Siedepunkte sinken.

Halogene: Nichtmetallische Elemente mit 7 Valenzelektronen und einer starken Tendenz, Anionen zu bilden. Ihre Dichte sowie Schmelz- und Siedepunkte steigen mit der Ordnungszahl.

Edelgase: Sie werden so genannt, weil diese Elemente kaum dazu neigen, sich mit anderen zu verbinden. Sie besitzen 8 Valenzelektronen und bilden aufgrund ihrer Lage im Periodensystem eine außergewöhnliche Gruppe. Sie werden durch fraktionierte Destillation aus der Luft gewonnen.