Grundlagen der Physik: Atommodelle und Thermodynamik

Physikalische und chemische Grundbegriffe

Thermodynamik und Wärmeenergie

Spezifische Wärme: Die spezifische Wärme eines Stoffes ist die Menge an Energie, die man benötigt, um 1 kg dieses Stoffes um 1 K zu erwärmen.

Latente Wärme: Die Menge an thermischer Energie, die von 1 kg Masse eines reinen Stoffes übertragen wird, um seinen Aggregatzustand bei einem bestimmten Druck und einer bestimmten Temperatur zu ändern.

Wärmekraftmaschine: Dies sind Geräte, die thermische Energie in andere Energieformen wie elektrische oder mechanische Energie transformieren.

Wichtige Atommodelle der Geschichte

Thompson-Atommodell

Es ist eine Theorie über den atomaren Aufbau von Thomson, dem Entdecker des Elektrons. Das Modell besagt, dass ein Atom aus negativ geladenen Elektronen besteht, die in einer positiven Ladung eingebettet sind.

Rutherford-Modell

Dieses Modell unterscheidet zwei Teile: den Kern, der aus Protonen und Neutronen zusammengesetzt ist und fast die gesamte positive elektrische Ladung sowie die Masse des Atoms beinhaltet, und die Atomhülle, bestehend aus Elektronen, die den Kern umkreisen.

Bohr-Modell

1. Es existieren stabile Kreisbahnen, auf denen sich das Elektron mit hoher Geschwindigkeit bewegt, ohne Energie abzustrahlen.
2. Die Elektronenbahnen sind bestimmten Energieniveaus zugeordnet; die Energie ist umso größer, je weiter die Bahn vom Kern entfernt ist.
3. Das Elektron gibt Energie ab, wenn es von einem höheren Energieniveau auf ein niedrigeres Energieniveau fällt.

Atomare Struktur und Teilchen

Isotope: Atome desselben Elements, die eine unterschiedliche Anzahl an Neutronen besitzen.

Ionen: Atome, denen Elektronen fehlen oder die Elektronen aufgenommen haben und daher eine elektrische Netto-Ladung besitzen.

Massenzahl: Die Summe der Protonen und Neutronen im Atomkern.

Ordnungszahl: Die Zahl der Protonen in einem Atom.

Arten der chemischen Bindung

Kovalente Bindung

Diese tritt häufig bei Nichtmetallen auf. Die Atome geben keine Elektronen ab, sondern teilen sie untereinander. Lewis-Diagramme sind ein einfacher Weg, um die Atome und ihre Bindungen darzustellen.

Ionenbindung

Tritt auf, wenn Atome von metallischen Elementen mit Nichtmetall-Elementen reagieren. Die Metallatome geben Elektronen an die Nichtmetalle ab.

Eigenschaften:

• Kristallin bei Raumtemperatur
• Hoher Schmelz- und Siedepunkt
• Große Härte und spröde
• Guter Leiter für Elektrizität im geschmolzenen Zustand, schlecht im festen Zustand
• Sehr leicht löslich in Wasser

Metallische Bindung

Tritt zwischen Metallen auf. Die Metallatome bilden eine Elektronenwolke (Elektronengas), in der die negativ geladenen Elektronen die positiven Atomrümpfe zusammenhalten.

Eigenschaften:

• Ausreichend hart
• Gute elektrische und thermische Leiter
• Besitzen metallischen Glanz