Atomarer Aufbau Flashcards

1
Q

Was sind Atome?

A

Die elektrisch neutralen Grundbausteine der Materie

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2
Q

Woraus bestehen Atome

A

Atome bestehen aus einem positiv geladenen Kern und einer negativen Atomhülle.

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3
Q

Wie nennt man die positiv geladenen Teilchen im Atom?

A

Protonen

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4
Q

Wo befinden sich die Protonen?

A

Im Kern des Atoms

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5
Q

Wie nennt man die negativ geladenen Teilchen im Atom?

A

Elektronen

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6
Q

Wo befinden sich die Elektronen?

A

In der Atomhülle

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7
Q

Was ist die typische Größenordnung des Atomkerns?

A

∅ Atomkern ≈ 10 ⁻ ¹ ⁴m

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8
Q

Was ist die typische Größenordnung der Atomhülle?

A

⌀ Atomhülle ≈ 10 ⁻ ¹ ⁰ m = 0,1 nm

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9
Q

Was sind Ionen?

A

Ionen sind elektrisch geladene Atome oder Moleküle

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10
Q

Warum sind Ionen elektrisch geladen?

A

-Ladung beruht auf Unterschied i.d Anzahl d. Elektronen i. d. Hülle und der der Protonen im Kern

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11
Q

Wie nennt man die Anzahl der Protonen?

A

Kernladungszahl Z oder Ordnungszahl

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12
Q

Wie viele Elemente sind bisher entdeckt worden?

A

118 (davon 92 in der Natur vorkommend)

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13
Q

Wie werden die chemischen und physikalischen Eigenschaften eines Elements bestimmt?

A

Durch die Anzahl und Anordnung der Elektronen

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14
Q

Warum sind Atome elektrisch neutral?

A

Weil sie gleich große, entgegengesetzte Ladungen haben

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15
Q

Wie findet man die Anzahl der Schalen eines Atoms heraus

A

Mithilfe der Periodengruppen im Periodensystem
(1. Gruppe= 1 Schale, 2. Gruppe= 2 Schalen,…)

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16
Q

Wie charakterisiert man die Elektronenzustände

A

Durch die 4 Quantenzahlen
—> n, l, m ₁, m ₛ

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17
Q

Welche Quantenzahl definiert N=1,2,3,…,8

A

Die Hauptquantenzahl
—> K-, L-, M-, N-,… Schale

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18
Q

Welche Quantenzahl definiert L=0,1!…(n-1l)

A

Die Nebenquantenzahl (für mehrere Elektronen auf einer Schale) (0=s, 1=p, 2=d)

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19
Q

Was beschreibt die Nebenquantenzahl (L)

A

Die Aufenthaltsräume der Elektronen auf den Schalen

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20
Q

Was definiert die Quantenzahl m ₁?

A

Die magnetische Quantenzahl (-L…-1,0,1,…L)

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21
Q

Was definiert die Quantenzahl m ₛ?

A

Die Spinquantenzahl (+1/2 oder -1/2)

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22
Q

Wie bezeichnet man positiv geladene Atome?

A

Als Kationen (+)

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23
Q

Wie bezeichnet man negativ geladene Atome?

A

Als Anionen (-)

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24
Q

Wie entstehen Moleküle?

A

Durch energiegewinnende Wechselwirkung (Bindungen) der äußeren Elektronen (Valenzelektronen) verschiedener oder gleicher Atome

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25
Was strebt jedes Molekül an?
Edelgaszustand (volle Schalen)
26
Was ist ein Werkstoff?
-Festkörper -aus Atomen, Molekülen, Ionen
27
Wie wird der Abstand zwischen Atomen bestimmt?
- durch Wechselwirkung d. Valenzelektronen
28
Welche Bindungen gibt es?
- primäre (starke) Bindungen -sekundäre (schwache) Bindungen
29
Welche der beiden Bindungen ist die schwache bzw. die starke
-primär —> stark -sekundär —> schwach
30
Was sind die Merkmale der primären Bindung?
-Ionenbindung -kovalente (Atom-) Bindung -metallische Bindung
31
Was sind die Merkmale der sekundären Bindung?
- Van-der-Waals Bindung - Wasserstoffbrückenbindung -Dipol-Bindung
32
Wie treffen die sekundären und primären Bindungen in Werkstoffen auf?
-können nicht nur einzeln sondern gemischt auftreten - Beispiel Keramiken: besitzen Ionen- und kovalente Bindungsanteile
33
Wie können Bindungstypen beschrieben werden?
- durch ein Kugel-Feder-Modell
34
Woraus setzt sich das Wechselwirkungspotenzial beim Kugel-Feder-Modell zusammen?
- aus einem attraktiven (anziehenden) und repulsiven (abstoßenden) Teil (Wges = Wa + Wr)
35
Was entspricht die Bindungsenergie? (VL19 F.19)
Tiefe des Potentialtopfes
36
Womit hängt die thermische Ausdehnung zusammen?
-Asymmetrie des Potentials -insbesondere bei großen Amplituden ist das Atom im Mittel weiter vom Partner entfernt als r0 -Bindungsabstand wird länger -Material dehnt sich bei Wärme aus
37
Womit hängt der Elastizitätsmodul zusammen?
-proportional zur Krümmung des Potenzialtopfes
38
Was ist besonders an einer Ionenbindung?
-einfachste Bindungsart
39
Wie lässt sich die Ionenbindung verstehen
-anziehende Wechselwirkung zweier ungleichnamig geladener ,,harter‘‘ Kugeln
40
Wie sind die elektrostatischen Kräfte bei Ionen?
-anziehend -ungerichtet
41
Wie wirken sich die Kräfte der Ionenbindungen auf alle Richtungen aus?
-immer die selben
42
Wo treten bevorzugt Ionenbindungen mit statischen Kräften auf?
- bei Elementen mit stark unterschiedlicher Elektronegativität (Bedingung Ladungsausgleichung)
43
Worauf beruht die kovalente Bindung?
-stark vereinfacht auf der Bildung gemeinsamer Elektronenbahnen durch das Überlappen von Schalen
44
Wie wird die kovalente Bindung auch bezeichnet?
-Atombindung
45
Wann liegen kovalente Bindungen in Reinkultur vor?
wenn 2 Atome mit zuwenig Atomen sich verbinden
46
Was sind Beispiele für kovalente Bindungen?
- Halogenide in Gasform: F ₂, Cl ₂, Br ₂, usw. -viele typische Gase: O ₂, N ₂, NH ₃, CO ₂, usw. - Festkörper wie z.B Si, Ge, C (nur Diamant), usw.
47
Was ist das Grundprinzip der kovalente Bindung?
- Atome teilen sich die Elektronen (weil sie beide zuwenige haben)
48
Wozu führt die lokalisierte Elektronenverteilung?
- zu gerichteten kurzreichweitigen Bindungen
49
Was sind Beispiele für gerichtete kurzreichweitige Bindungen?
- Kohlenstoff
50
Welche Form nehmen p-Elektronenschalen an
-hantelförmig
51
Welchen Vorteil bringt die einfache Alpha-Bindung
- ist symmetrisch —> ermöglicht freie Rotation um diese Bindung
52
Warum ist keine Rotation um die doppelte Pi-Bindung möglich?
- sie ist asymmetrisch
53
Wie läuft die Metallbindung ab?
-Atome geben ihre Außenelektronen an d. entstehenden Festkörper ab —> eine Art Elektronengas entsteht innerhalb des Körpers (dort sitzen positiv geladene Ionen)
54
Welche Ladung hat das Elektronengas bei der metallischen BIndung?
- negativ
55
Was passiert obwohl sich die Ionen bei der metallischen Bindung abstoßen?
- das negativ geladene Kontinuum des Elektronengases vermittelt eine Bindungskraft
56
Wie verhalten sich die Kräfte bei der metallischen BIndng?
-ungerichtet (sowie bei der Ionenbindung)
57
Was ist ein Metall?
-Ansammlung von Kationen in einer Wolke von Anionen
58
Welche Bindungen sind primär (starke Bindungen)
- ionisch -kovalent -metallisch
59
Warum heißen schwache Bindungen sekundär?
-sie wirken (nicht bei Edelgaskristall) zwischen Molekülen —> werden durch starke Primärbindungen zusammengehalten
60
Was versteht man unter der Van-der-Waals Bindung
-kommt von den anziehenden Kräften zwischen günstig orientierten elektrischen Dipolen
61
Wie unterteilt man die Van-der-Waals Bindung?
- permanente und temporäre elektrische Dipole
62
Welche Bindung geht Wasserstoff normalerweise ein?
- kovalente Bindung
63
Was nennt man plastische Verformbarkeit auch?
-Duktilität
64
Welche verschiedenen Werkstoffgruppen gibt es?
-Metalle -Keramik -Polymeren.
65
Welche Strukturen können Werkstoffe besitzen?
-amorphe (auch glasige) -kristalline
66
Wie ist die atomare atomare Anordnung bei Gläsern?
-ungeordnet
67
Was für eine Ordnung besitzen Gläser?
- eine Nahordnung —> keine langreichweitige, periodische Ordnung (Fernordnung)
68
Was für eine Ordnung besitzen Kristalle?
-langreichweitige, periodische Ordnung (Fernordnung)
69
Wie bilden sich Gläser?
- wenn den Atomen/Molekülen keine Zeit zur Umordnung in eine periodische Struktur bleibt
70
Was sind Kristalle?
- regelmäßige, periodische Anordnung von Atomen/Molekülen
71
Was existiert neben der Nahordnung auch noch?
-Fernordnung
72
Was versteht man unter Fernordnung?
- wenn d. Richtungsvektor zw. 2 Vektoren multipliziert, zeigt der neue Vektor exakt wieder auf ein Atom im Kristall
73
Was sind die wichtigsten Gittertypen?
-kubisch flächenzentriert (kfz o. fcc) -hexagonal dichteste Packung (hdp o. hcp) -kubisch raumzentriert (krz o. bcc)
74
Welcher Zustand ist bei tiefen Temperaturen der thermodynamisch stabilste Zustand?
-kristalliner Zustand
75
Was sind die Eigenschaften vom kubisch zentrierten Gittertyp?
- 4 Atome pro Elementarzelle, dichteste Kugel-Packung -4 Atome pro Elementarzelle -Koordinationszahl 12 -74% Raumerfüllung
76
Was sind die Eigenschaften der hexagonal dichtesten Packung?
-6 Atome pro Elementarzelle -Koordinationszahl 12 -74% Raumerfüllung-> dichtest mögliches Maximum
77
Was sind die Eigenschaften des kubisch raumzentrierten Gittertyps?
-2 Atome pro Elementarzelle, nicht dichteste Kugel-Packung -Koordinationszahl 8 -68% Raumerfüllung -ideale Raumausfüllung wird durch z.B kovalenten Bindungsanteil verhindert
78
Welche Kristallsysteme und Bravais-Gitter gibt es?
-kubisch -tetragonal -hexagonal -rhomboedrisch -Orthorhombisch -Monoklin -Triklin