AMBOSS: Aufbau der Materie Flashcards
Was versteht man unter der Elektronenkonfiguration eines Atoms?
Die negativ geladenen Elektronen eines Atoms befinden sich in der Atomhülle, wo sie sich gegenseitig abstoßen.
Um möglichst geringen Interaktionen ausgesetzt zu sein, haben die Elektronen verschiedene Bereiche, in denen sie sich mit höchster Wahrscheinlichkeit aufhalten, die sog. Orbitale.
Die Verteilung der Elektronen eines Atoms auf diese unterschiedlichen Orbitale bezeichnet man als Elektronenkonfiguration.
Erkläre die Nomenklatur, die man verwendet, um die Elektronenkonfiguration anzugeben.
- Ein Orbital kann nie mehr als zwei Elektronen beherbergen.
- Die Orbitale werden in der Reihenfolge befüllt, dass ein Zustand minimaler Energie für die Elektronen erreicht wird.
Möchte man die Elektronenkonfiguration eines Atoms angeben, verwendet man dazu eine Nomenklatur, bei der zunächst die betrachteten Orbitale angegeben werden:
- Eine Zahl gibt an, wie weit das Orbital vom Kern entfernt ist
(dies kann man sich bildlich wie die verschiedenen Schalen des Bohr’schen Atommodells vorstellen), - und ein Buchstabe beschreibt die Form des Orbitals
(s-Orbitale sind kugelförmig,
p-Orbitale hantelförmig,
d-Orbitale gekreuzte Doppelhanteln). - Der Zahl und dem Buchstaben für das Orbital folgt eine hochgestellte Zahl, die angibt, wie viele Elektronen sich in diesen Orbitalen befinden.
- Die Orbitale werden nach ihrem jeweiligen Energieniveau sortiert. Dies führt z.B. dazu, dass die 3d-Orbitale erst nach den 4s-Orbitalen befüllt werden!
Bsp. Chlor:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p5
-> [Ne] 3s2 3p5
Woraus setzt sich die Atommasse zusammen
und in welcher Einheit wird sie angegeben?
Da Elektronen eine vernachlässigbar kleine Masse besitzen, wird die Masse eines Atoms durch die Bestandteile seines Kerns bestimmt.
Protonen und Neutronen haben jeweils die Masse von einem „u“ (= unit).
Da 1u definiert ist als 1/12 der Masse eines Kohlenstoffatoms, spricht man bei der so bestimmten Atommasse von einer sog. relativen Atommasse.
Was passiert, wenn ein Atom einen Protonenüberschuss besitzt?
Liegen im Atomkern eines Isotops mehr Protonen als Neutronen vor, dann hat der Atomkern eine starke positive Ladung, die nicht gut abgeschirmt wird.
Als Folge ist das Isotop instabil und neigt zum Abbau des Protonenüberschusses durch Umwandlung von Protonen in Neutronen.
Die dabei entstehende Strahlung wird als β+-Strahlung bezeichnet.
Warum ist die im PSE angegebene Atommasse nicht identisch mit der relativen Atommasse?
Die im PSE angegebene Atommasse berücksichtigt, welche Isotope in welchem Mengenverhältnis natürlicherweise vorkommen und bildet einen entsprechenden Mittelwert.
Erkläre das Ordnungsprinzip der Elemente im Periodensystem.
- Die Elemente werden nach zunehmender Protonenzahl im Kern sortiert; sie wird wird daher auch als „Ordnungszahl“ bezeichnet.
- In jeder Zeile des PSE wird eine andere Schale der Atomhülle mit Elektronen befüllt, in der ersten Reihe die erste Schale (= K-Schale), in der zweiten die zweite (= L-Schale), in der dritten die dritte (= M-Schale) usw.
- In jeder Spalte des Periodensystems wird ein anderer Orbitaltyp in der jeweiligen Schale befüllt, in den ersten beiden Gruppen das s-Orbital, in den sog. Nebengruppen (Gruppen 3–12) die d-Orbitale, in den Gruppen 13–18 die p-Orbitale.
Wie beeinflussen freie Elektronenpaare die Bindungsgeometrie in einem Molekül und wie wird dieses Modell genannt?
Aufgrund ihrer negativen Ladungsdichte nehmen Elektronen innerhalb eines Moleküls den größtmöglichen Abstand zueinander ein. Dies beeinflusst die räumliche Struktur der Moleküle, also deren Bindungsgeometrie.
Das sog. Elektronenpaarabstoßungsmodell nutzt diesen Effekt für eine Vorhersage darüber, welche Bindungsgeometrie bei Molekülen mit einer bestimmten Anzahl an Bindungen die energetisch günstigste sein sollte.
Das Wassermolekül (H2O) mit seinen zwei Bindungen ist daher wegen der zwei freien Elektronenpaare am O-Atom nicht linear, sondern gewinkelt (104°). Und auch das Ammoniakmolekül (NH3) ist nicht trigonal-planar, sondern trigonal-pyramidal (107°).
Was versteht man unter einer sp2-Hybridisierung?
Unter einer Hybridisierung versteht man die „Mischung“ von Orbitalen, wenn sich bei einer kovalenten Bindung aus Atomorbitalen Molekülorbitale bilden.
Entsteht im Molekül eine Doppelbindung, mischen sich dafür zwei p-Orbitale und ein s-Orbital (sp2-Hybridisierung).
Dadurch entsteht eine Bindung, bei der die Hälfte der Elektronendichte genau auf der Bindungsachse zwischen den beiden Atomen lokalisiert ist (sog. σ-Bindung)
und sich die andere Hälfte ober- und unterhalb der Bindungsachse zwischen den Atomen (π-Bindung).
Was versteht man in der Chemie unter dem Begriff „Komplex“?
In der Chemie versteht man unter dem Begriff „Komplex“ ein Molekül, dessen Zentralteilchen ein Metallatom oder -ion ist
und an dem Liganden (Atome, organische Moleküle oder Ionen) binden.
Bei der Komplexbindung stammen beide Elektronen vom Liganden, das Orbital, in das diese geschoben werden, jedoch vom Zentralteilchen.
Die koordinativen Bindungen im Komplex sind prinzipiell also normale kovalente Bindungen, allerdings mit dem Unterschied, dass bei einer normalen kovalenten Molekülbindung die Elektronen und Orbitale von beiden Bindungspartnern beigesteuert werden.
Was ist das Besondere bei sog. Chelat-Komplexen?
Chelatkomplexe enthalten Liganden, die mehr als eine Bindung zum Zentralteilchen ausbilden.
Ähnlichkeiten mit einer Krebsschere (gr. chele = „Krebsschere“)
Das Besondere an diesen Komplexen ist, dass die Chelatliganden fester an das Zentralteilchen binden als einfach gebundene Liganden.
