Grundlagen der Atomstruktur und Periodensystem

Grundbegriffe der Atomstruktur

• Atomorbital: Bereich im Raum um den Kern, in dem eine hohe Wahrscheinlichkeit besteht, ein Elektron mit einer bestimmten Energie anzutreffen.
• Effektive Kernladung: Die auf ein Elektron wirkende Anziehungskraft des Kerns, unter Berücksichtigung der Abschirmung durch andere Elektronen.
• Abschirmung (Screening): Die Abstoßung zwischen Elektronen, welche die Anziehungskraft des Kerns auf ein spezifisches Elektron verringert.

Elektronenkonfiguration

Die Konfiguration wird durch drei Regeln bestimmt:

• Aufbauprinzip: Elektronen besetzen nacheinander die verfügbaren Orbitale mit der jeweils niedrigsten Energie.
• Pauli-Prinzip: In einem Atom können keine zwei Elektronen in allen vier Quantenzahlen übereinstimmen.
• Hundsche Regel: Orbitale gleicher Energie werden zunächst einzeln mit Elektronen mit parallelen Spins besetzt, bevor eine Paarung erfolgt.

Magnetische Eigenschaften

• Paramagnetismus: Stoffe werden von einem Magneten angezogen (vorhandene ungepaarte Elektronen).
• Diamagnetismus: Stoffe werden von einem Magneten leicht abgestoßen (keine ungepaarten Elektronen).

Periodische Eigenschaften

• Periodengesetz: Bei Anordnung der Elemente nach steigender Ordnungszahl wiederholen sich bestimmte physikalische und chemische Eigenschaften regelmäßig.
• Atomradius: Die Hälfte des Abstands zwischen den Kernen zweier gleicher, verbundener Atome. Innerhalb einer Periode nimmt er mit steigender Ordnungszahl ab, innerhalb einer Gruppe zu. Er ist nach unten und links hin am größten.
• Ionenradius: Kationen sind kleiner als ihre neutralen Atome; Anionen sind größer.
• Ionisierungsenergie: Die Mindestenergie, um ein Elektron von einem neutralen, gasförmigen Atom im Grundzustand zu entfernen. Sie nimmt innerhalb einer Periode zu und innerhalb einer Gruppe ab. Sie ist nach oben rechts hin am größten.
• Elektronenaffinität: Die Energieänderung bei der Aufnahme eines Elektrons durch ein neutrales, gasförmiges Atom. Sie nimmt nach rechts hin zu.
• Elektronegativität: Das Maß für die Fähigkeit eines Atoms, Bindungselektronen anzuziehen. Sie steigt innerhalb einer Periode mit der Ordnungszahl und nimmt innerhalb einer Gruppe ab. Sie ist nach oben rechts hin am größten.