2 Atomaufbau

Question 1

Atome bestehen aus…

Answer 1

• Kern: positiv geladenen Protonen und elektrisch geladene Neutronen
• Hülle: negativ geladene Elektronen, die sich auf diskreten Energieniveaus (Orbitale) in bestimmten Abständen zum Kern befinden

Question 2

Chemisches Element

Answer 2

• besteht aus Atomen, die alle die gleiche Anzahl von Protonen im Kern und Elektronen in der Hülle aufweisen
• Ordnungszahl: #Protonen im Kern
• Massenzahl: Σ(Protonen & Neutronen)

Question 3

Reinelemente

Answer 3

• bestehen nur aus einer Atomsorte,
• im ungeladenen Zustand: #Protonen = #Neutronen

Question 4

Isotope

Answer 4

• Atome mit gleicher #Protonen,
• aber unterschiedlicher #Neutronen
• ⇒unterschiedliche mittlere Atommasse

Question 5

Bsp. Kohlenstoffatom

Answer 5

Question 6

Energieniveaus der Atomhülle

Answer 6

• Atomhülle: System von erlaubten Energieniveaus
• HQ (n): Hauptenergieniveau, n=1,…,7
• NQ (l): räumlicher Verteilung der Ladung eines Elektrons (Orbitalform) ,l=o,…n-1
• MQ (m_l): Verhalten des Eletrons im magnetischen Feld, ml=-l,…+l
• SQ (m_s): Drehimpuls im/gegen Uhrzeigersinn, ms=+/-0.5

Question 7

Energieniveaus der Eletronen

Answer 7

• nie alle vier Quantenzahlen gleich
• ⇒ jedes Elektron hat ein anderes Energieniveau
• zuerst werden 4s- dann 3d-Eletronen besetzt, da Energieniveau bei 4s geringer

Question 8

Hauptgruppen

Answer 8

1. Alkalimetalle
2. Erdalkalimetalle
3. Erdmetalle
4. Kohlenstoffgruppe
5. Stickstoffgruppe
6. Chalkogene
7. Halogene
8. Edelgase

Question 9

Nebengruppenelemente

Answer 9

• Umbruch, bei dem zuerst Energieniveau der 4s- vor 3d-Elektronen aufgefüllt wird
• Lathanide/Actinide: Besetzung der Energieniveaus der f-Elektronen mit max. 14 Eletronen

Question 10

Chemische Bindung

Answer 10

• Bestreben, Edelgaskonfiguration zu erlangen
• Ionenbindung
• konvalente Bindung

Question 11

Ionenbindung

Answer 11

• Elektronentransfer von einem Element zum anderen
• positiv gel. Kationen und negativ gel. Anionen
• Nach Bindung werden Kationen kleiner, Anionen größer, da Atomhülle stärker bzw. schwächer vom Atomkern angezogen
• Bsp.: Natriumchlorid

Question 12

Coulombsche Anziehungskraft zw. zwei Ionen

Answer 12

Question 13

Anziehungs- und Abstoßungskräfte zweier Ionen sowie die daraus resultierende Kraft

Answer 13

• Gleichgewichtspunkt/Gleichgewichtslage eines Ions bei a=a₀

Question 14

Bindungskräfte sowie Bindungsenergie in Abhängigkeit des Abstandes zweier Ionen

Answer 14

• durch energiezufuhr können Atome aus Gleichgewichtslage entfernt werden

Question 15

Koordinationszahl (KOZ) für Inenkristalle

Answer 15

• kennzeichnet Packungsdichte
• wie viele nächste Nachbarn mit gleichem Abstand
• Berechnung durch Radienverhältnis: R_Kation/R_Anion

Question 16

KOZ-Zahlen für eine planare Anordnung mit RK/RA = 0.2

Answer 16

Question 17

Koordinationspolyeder

Answer 17

Question 18

Atomate Bindung (kovalente Bindung)

Answer 18

• Überlappung der Orbitale der Valenzelektronen, sodass
• Ausbildung gemeinsamer Elektronenpaare
• beteiligte Atome geringere Elektronegativitätsdifferenz und gleiche Wertigkeit

Question 19

Elektronegativität(sdifferenz)

Answer 19

• Anziehungskraft auf Elektronenpaar
• ∆: Maß für Polarität

Question 20

kovalente Bindungen - Beispiele

Answer 20

1. Cl₂: Jedes Atom erlangt Edelgaskonfiguration unter Nutzung des gemeinsamen Elektronenpaares
2. Diamant
   
   1. sp³-Hybridisierung: ein Elektron geht vom 2s-Orbital auf das 2p-Orbital über
   2. Effekt: vier nicht vollbesetzte Orbitale
   3. Kohlenstofftetraeder mit äußerst starken Bindungskräften und hoher Härte
3. Mischbindungen: ionisch und konvalent: SiO₂

Question 21

Kovalente Bindung in Hochpolymeren

Answer 21

• Hochpolymere (Kunststoffe) haben eine kovalente Bindung innerhalb der Ketten und schwache Bindungskräfte zwischen den Ketten

Question 22

Van der Waals Bindung

Answer 22

• schwache Kräfte, die auf Wechselwirkung zwischen induzierten und permanenten Dipolen basieren
• Bsp.: Wassersoffbrückenbindung bei H₂O
• Dipole treten miteinander in Wechselwirkung

Question 23

Metallbindungen

Answer 23

• Bei der metallischen Bindung entsteht eine “Elektronenwolke” aus den äußeren Elektronen aller Atome (positiv geladene Atomrümpfe)
• ⇒ Hohe elektrische und thermische Leitfähigkeit
• Metallbindungen sind im Gegensatz zu Ionenbindungen duktil (beim Verschieben blieben Bildungskräfte erhalten)

Question 24

Bindungstetraeder

Answer 24