Grundlagen der Chemie: Reaktionen und Atommodelle

Chemische Reaktionen und physikalische Gesetze

Eine chemische Reaktion ist ein Prozess, bei dem ein oder mehrere Stoffe in einen oder mehrere andere Stoffe umgewandelt werden.

Das Gesetz von der Erhaltung der Masse

Das Gesetz von der Erhaltung der Masse besagt, dass die Masse in einer chemischen Reaktion konstant bleibt.

Lavoisiers Erhaltungssatz

Nach Lavoisier bleibt die Masse eines Systems konstant, unabhängig von der Transformation, die in ihm auftritt. Bei jeder chemischen Transformation, die in einem geschlossenen System stattfindet, bleibt die Gesamtmasse der Ausgangsstoffe erhalten.

Das Gesetz der konstanten Proportionen (Proust)

Wenn sich zwei oder mehr Elemente zu einer einzelnen Verbindung vereinigen, geschieht dies immer in einem definierten und konstanten Massenverhältnis. Während eine homogene Mischung aus denselben Komponenten wie eine Verbindung gebildet werden kann, jedoch verschiedene Mischungsverhältnisse zulässt, ist eine chemische Verbindung durch einheitliche und gleichbleibende Verhältnisse charakterisiert.

Die elektrische Natur der Materie

Methoden der Elektrisierung

Es gibt verschiedene Methoden der Elektrisierung:

• Elektrisierung durch Reibung
• Elektrisierung durch Kontakt
• Elektrisierung durch Induktion oder Beeinflussung

Die elektrische Ladung: Elektrische Erscheinungen sind der Ausdruck der elektrischen Ladung der Materie.

Kräfte zwischen Ladungen: Das Coulombsche Gesetz

Gleichnamige Ladungen stoßen einander ab, wodurch eine abstoßende Kraft entsteht. Im Gegensatz dazu ziehen sich ungleichnamige Ladungen an, was eine Anziehungskraft bewirkt.

Das Coulombsche Gesetz: Die Kraft der Anziehung oder Abstoßung, die zwischen zwei punktförmigen elektrischen Ladungen ausgeübt wird, ist direkt proportional zum Produkt dieser Ladungen und umgekehrt proportional zum Quadrat der Entfernung, die sie trennt.

Entwicklung der Atommodelle

Das Thomsonsche Atommodell

Ein Ion ist ein Atom, das ein oder mehrere Elektronen gewonnen oder verloren hat. Wenn ein Atom ein oder mehrere Elektronen verliert, erhält es eine positive Nettoladung und wird zum Kation. Wenn es ein oder mehrere Elektronen gewinnt, erwirbt es eine negative Ladung und wird als Anion bezeichnet.

Das Rutherfordsche Atommodell

Das Atom besitzt einen zentralen Kern, in dem fast die gesamte Masse konzentriert ist, die durch Protonen und Neutronen bereitgestellt wird. Die positive Ladung der Protonen wird durch die negativ geladenen Elektronen außerhalb des Kerns ausgeglichen, sodass das Atom elektrisch neutral ist. Der Kern enthält somit eine Anzahl an Protonen, die der Anzahl der Elektronen des Atoms entspricht. Die Elektronen kreisen mit hoher Geschwindigkeit um den Kern und befinden sich in einem großen Abstand zu ihm.

Das Bohrsche Atommodell

Das Bohrsche Modell stellt eine Erweiterung des Rutherford-Modells dar:

1. Die Elektronen bewegen sich auf erlaubten (stabilen) Kreisbahnen, auf denen sie keine Energie emittieren. Ein Elektron auf einer Bahn besitzt eine bestimmte Energie, die umso größer ist, je weiter die Bahn vom Kern entfernt ist.
2. Die Emission von Energie tritt auf, wenn ein Elektron von einem Zustand höherer Energie in einen Zustand niedrigerer Energie springt.

Elektronenverteilung in den Schalen

• Innerste Schale: 2 Elektronen
• Zweite Schale: 8 Elektronen
• Dritte Schale: 18 Elektronen
• Vierte Schale: 32 Elektronen