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Das Atom

Anordnung von Elekronen in Atomen

Quantenzahlen?

Elektronen bewegen sich nicht auf festen Bahnen, sondern in einem durch das Hauptenergieniveau oder die Hauptquantenzahl (K, L, M, N,...) bestimmenden Abstand vom Kern frei im Raum herumschwirren.
Sie bewegen sich auf Orbitalen.

Orbitale:
ist der Raum, in dem sich ein Elektron mit höchster Wahrscheinlichkeit aufhält.
Es können nur maximal 2 Elekronen auf einen Orbital sein.

Inerhalb der Hauptquanten (Schalen) werden auch Nebenquanten (Unterschalen) [s =0; p =1; d =2; f =3] definiert.

Die Nebenquantenzahl bestimmt die Form des Orbitals:

  • s-Orbitale sind kugelförmig
  • p-Orbitale sind handelförmig da es bis zu 6 Elektronen aufnehmen kann, werden drei solche Handeln gebildet

  • Hauptquanten-
    zahl
    K L   M     N       O       P     Q  
    Nebenquanten-
    zahl
    0 0 1 0 1 2 0 1 2 3 0 1 2 3 0 1 2 0 1
    Anzahl der
    Elektronen
    2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 2 6 10 14 2 6 10 2 6
    Benennung 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 5d 5f 6s 6p 6d 7s 7p

    Weiterhin wird ein Elektron durch die Spinquantenzahl und die Magnetquantenzahl charakterisiert.

    Regeln zur Anordnung der Elektronen in der Atomhülle!

    Hundsche Regeln
    Orbitale mit gleicher Elektronen-Energie, z.B. die p-Orbitale, mit Hauptqantenzahl werden zuerst alle mit nur einem elektron besetzt, bevor eine Auffühlung mit einem zweiten Elektron von statten geht.

    d.h. wenn wir das p-Orbital zum Beispiel nehmen, stellen wir dies in drei Kästchen dar in die wir zwei Pfeile zeichen die in unterschiedliche Richtung zeigen.

    es wäre jetzt mit 6 Elektronen gefüllt also p6 wenn jetzt aber nur p4 dargestellt werden soll sehen die Kästchen so aus:

    Wenn es jetzt aber heißt p2 muss ein Orbital leer bleiben.

    Ein Orbital ist jeweils eines der Kästchen also besteht p aus 3 Orbitalen und s nur aus einem.

    Pauli-Prinzip:
    In der Hülle eines Atoms existieren keine 2 Elektronen, die in allen 4 Quantenzahlen übereinstimmen.

    Beispiele für Elektronenanordnung

    Wasserstoff
    1s2

    Aluminium
    1s2 2s2 2p6 3s2 3p1

    Was kann aus der Elektronenkonfiguration abgelesen werden?

    am Beispiel Sauerstoff:

    1s2 2s2 2p4
    Die 2 gibt uns die Periode an.
    Rechnen wir diese zwei Zahlen Zusammen bekommen wir die Summe an (Außen-) Elektronen herraus. 2 + 4 = 6
    und diese ist gleichzusetzen mit der Hauptgruppe, also steht sauerstoff in der 6 Hauptgruppe.

    Beachte! Immer nur die höchsten Zahlen werden zum Periodenbestimmen genommen,
    um die Haupgruppe oder die Nebengruppe zu bestimmen muss die Anordnung der Elektronen beachtet werden
    (siehe am Beispiel Niob und Zinn)

    Niob (41)   Nebengruppenelement
    1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d3
    5 Periode
    zusamengerechnet ergibt es fünf, Steht also in der fünften Nebengruppe.

    Warum?   Erkannt, ob es Haupt- oder Nebengruppe ist,
    wird es daran ob die d- und f-Orbitale voll gefüllt sind,
    bei Niob ist das d-Orbital nur mit 3 Elektronen besetzt das heißt es steht in der Nebengruppe.

    Zinn (50)   Hauptgruppenelement
    1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p2
    5 Periode
    2 + 2 = 4, d.h. Zinn steht in der 2 Hauptgruppe

    Schema der Elektronen Anordnung

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