Grundlagen der Quantenmechanik und Atomeigenschaften

Wellen-Teilchen-Dualismus nach Louis de Broglie

Louis de Broglie schlug vor, dass Elektronen sich wie Wellen verhalten können. Dieses Wellenverhalten ist durch eine spezifische Wellenlänge gekennzeichnet. Diese Annahme erklärt die Quantisierung der Elektronenbahnen im Atom; auf diesen Bahnen bilden sich stehende Wellen für das Elektron aus.

Heisenbergsche Unschärferelation

Heisenberg erklärte, dass es unmöglich ist, gleichzeitig den Impuls (die lineare Bewegung) und die exakte Position eines sich bewegenden Teilchens zu bestimmen.

Hundsche Regel

Die Hundsche Regel (Prinzip der maximalen Multiplizität) besagt: Besetzen Elektronen Orbitale mit gleicher Energie, so verteilen sie sich auf die größtmögliche Anzahl von Orbitalen, sodass sie möglichst ungepaart vorliegen.

Pauli-Prinzip

Das Pauli-Prinzip besagt: In einem Atom können keine zwei Elektronen in allen vier Quantenzahlen übereinstimmen.

Periodische Eigenschaften der Elemente

Ionisierungsenergie (IE)

Die Ionisierungsenergie ist die Energie, die einem Atom im gasförmigen Zustand zugeführt werden muss, um das am schwächsten gebundene Elektron aus seiner äußeren Schale zu entfernen.

• Je näher ein Elektron am Kern ist, desto größer ist die Anziehungskraft des Kerns und desto mehr Energie muss aufgewendet werden. Das Gegenteil tritt ein, wenn das Elektron weiter entfernt ist. Das heißt, innerhalb einer Gruppe nimmt die IE nach unten hin ab.
• Innerhalb einer Periode werden die äußeren Elektronen im Allgemeinen zunehmend stärker vom Kern angezogen, weshalb mehr Energie zur Extraktion erforderlich ist. So nimmt die IE in der Regel innerhalb einer Periode von links nach rechts zu.

Elektronenaffinität (EA)

Die Elektronenaffinität ist die Energie, die den Prozess der Eingliederung eines Elektrons in die äußerste Schale eines gasförmigen Atoms begleitet.

• Innerhalb einer Gruppe nimmt die EA tendenziell ab, da die äußere Schale weiter entfernt ist und das Elektron daher weniger stark vom Kern angezogen wird.
• Innerhalb einer Periode nimmt die freigesetzte Energie im Allgemeinen zu, da die Anziehungskraft des Kerns steigt.

Elektronegativität

Die Elektronegativität ist die Tendenz von Atomen, die gemeinsamen Elektronen in einer chemischen Bindung zu sich heranzuziehen.

Sie verringert sich innerhalb einer Gruppe von oben nach unten und erhöht sich innerhalb einer Periode von links nach rechts.