Chemie 1 Flashcards
Quantenzahlen:
Wellenmechanik
- Wellenmechanik geht von Welle- Teilchen- Dualismus der Elektronen aus.
- in einem Elektron werden sowohl Teilchen- als auch Wellencharakter zugeordnet.
- Die Beschreibung von Elektronen als Wellen geht auf de Broglie zurück
Quantenzahlen:
Was ist die Schrödinger Gleichung?
- ist die Grundlage der Wellenmechanik.
- mit dieser Gleichung werden die Wellenfunktion der Elektronen in den Atomen berechnet.
- Zu jeder Wellenfunktion gehört ein definierter Energiezustand und eine Aussage über die Ladungsverteilung
- mit dieser Gleichung lassen sich also Wahrscheinlichkeiten für den Aufenthaltsort der Elektronen berechnen.
Quantenzahlen:
Was ist ein Orbital?
- ein Orbital ist der Aufenthaltsbereich eines Elektrons
Quantenzahlen:
Nennen Sie bitte die 4 Quantenzahlen
1-Hauptquantenzahl n: (1,2,3,4…)
2- Nebenquantenzahlen l : (0,1,…..,n-1)
3- MAgnetquantenzahl m : (-1,…..0…..+1)
4-Spinquantenzahl s : (-1/2 oder +1/2)
Quantenzahlen
Haupquantenzahlen n
- eine Schale
- n muss eine positive ganze Zahle sein n=1,2,3,4….
- je höher n desto weiter ist das ELektron vom Kern entfernt und umso höher ist seine Energie
- Die Schalen können auch nach dem Bohr‘schen Modell mit K,L,M,N,O… bezeichnet sein
Quantenzahlen:
Nebenquantenzahl (l)
- jede Schale kann in Unterschalen aufgeteilt werden
- die Anzahl der Unterschalen ist gleich n
- Nebenquantenzahlen können mit Buschtaben bezeichnet sein -> s,p,d,f
- Anzahl der Orbitale pro Schale= 2*l+1 (l =Anzahl der Knotenebenen)
Quantenzahlen:
Magnetquantenzahl (m)
- dient zur Unterscheidung der Orbitale einer Unterschale
- m kann folgende ganzzahlige Werte aufnehmen: m=-L,….,0,…,L
- Ausrichtung des Orbitals im Magnetfeld :s-Orbitale, p-Orbitale, d-Orbitale
S-Orbitale sind…
- Kugelförmig
- Je höher n desto weiter ist die Schale vom Atomkern entfernt und desto höher ist die Energie des Elektrons
- kugelförmige Orbitale können sich in einem Magetfeld nicht unterschiedlich ausrichten.
- es gibt immer ein s-Orbital pro Schale
P-Orbitale sind….
- Hantelförmig
- durch den Kern verläuft eine Knotenebene
- p-Orbitale mit höheren Hauptquantenzahl (n) haben die gleiche Raumgestalt aber einen größeren Abstand zum Kern.
- können sich in 3 Richtungen orientieren: p(x), p(y), und p(z)
D-Orbitale…
- haben 2 Knotenebenen
- haben unterschiedlicher Gestalt aber gleiche Energie
- können in 5 Richtungen im Magnetfeld orientiert sein
- es gib 5 d-Orbitale
Spinquantenzahl (s)
- bedeutet eigenes magnetisches Moment ddeer Elektronen
2. pro Orbital kommen höchstens 2 Elektronen vor, diese haben entgegengesetzte Spin (-1/2, +1/2)
Quantenzahlen:
Pauli Prinzip…
- Zwei Elektronen eines Atoms dürfen nicht in allen 4 Quantenzahlen übereinstimmen.
- Ein Orbital kann höchsten mit 2 Elektronen besetzt werden.
=>Diese beiden Elektronen besitzen die gleiche Wellenfunktion, unterschieden sich nur in ihrem Spin
Quantenzahlen:
Hund-Regel…
- Regel der maximalen Multiplizität
- zuerst müssen alle energiegleichen Orbitale mit jeweils einem Elektron des gleichen Spin besetzt werden, bevor ein Orbital mit gepaarten Elektronen auftritt.
=> die Elektronen stoßen sich ab und verteilen sich möglichst weit auf den energetisch gleichwertigen Orbitalen.
Quantenzahlen:
Elektronenkonfiguration =….
- Verteilung der Elektronen auf die verschiedenen Orbitale
- Es gilt das Prinzip des Energieminimums = die Schalen werden nach steigender HAuptquantenzahl (n) und die Unterschalen nach steigende Nebenquantenzahl (l) besetzt.
Quantenzahlen
Elektronenkonfiguration von Stickstoff N & Sauerstoff O ….
- nach dem Prinzip des Energieminimums werden die Orbitale angefangen vom 1s Orbital befüllt.
- Nach dem Prinzip der Hund-Regel werden beim Stickstoff N & Sauerstoff O zuerst die drei energiegleichen 2p-Orbitale mit jeweils einem Elektron gleichen Spins besitzt
- danach kommt es beim Sauerstoff O zur Paarbildung in einem der p-Orbitale
2.die Theorie des Periodensystems
- Die moderne Einteilung der Elemente geht auf Meyer & Mendelejew zurück.
- die Elemente wurden zuerst nach steigenden Atommasse (später OZ) geordnet => eine gewisse Periodizität wurde festgestellt.
2) wie ordnete Mendelejew die Elemente?
- Elemente mit ähnlichen chemischen Eigenschaften standen in senkrechten Spalten untereinander. => diese Spalten werden Gruppen genannt. => dazu musste er vereinzelte Plätze frei lassen, da die entsprechende Elemente noch nicht bekannt waren, er konnte aber die Eigenschaften der unbekannten Elemente (Scandium, Gallium, Germanium) weitgehend vorhersagen.
* 2* die Existenz der Edelgase wurde noch nicht vorhergesehen => Edelgase konnten ohne Probleme ins Periodensystem eingefügt werden
Wie nennt man die 8 Hauptgruppen des Periodesystems?und in welcher Orbitalbefinden sie sich?
- Hauptgruppe = Alkalimetalle
2.Hauptgruppe= Erdalkalimetalle
=> 1.-&2.- Hauptgruppe befinden sich im s-Orbital - Hauptgruppe = Bor Gruppe
- Hauptgruppe= Kohlenstoff Gruppe
- Hauptgruppe = Stickstoff Gruppe
- Hauptgruppe= Chalkogene
- Hauptegruppe= Halogene
- Hauptgruppe= Edelgase
=> bei der 3.-8. Hauptgruppe ist die Auffüllung der p-Orbitale der Valenzschale charakteristisch.
Faszit: die aHauptgruppenummer ist gleich der Nummer der Valenzelektronen des entsprechenden Elements.
Wie nennt man die 3. -12. Gruppen?
- Nebengruppen=> Übergangselemente/ Übergangsmetalle
2. bei ihnen ist die d- Schale befüllt
Eigenschaften der kovalenten Bindung nach Lewis….
- die Atome werden durch gemeinsame Elektronenpaare verbunden. => in der gemeinsamen Elektronenwolke gilt das Pauli-Prinzip, d.h. Die beiden müssen unterschiedlichen Spin haben.
- Moleküle werden durch kovalente Bindungen zusammengehalten.
- dieser Bindungstyp wird von Nichtmetallen bevorzugt.
- die Lewis- Theorie betrachten nur die Valenzelektronen, aber keine Orbitaltypen
Prinzip der kovalenten Bindung nach Lewis….
- nähren sich zwei Atome an => überlagern sich deren Elktronenwolke => dabei wird der Teil der Elektronenwolke, die sich zwischen den beiden Atomen befindet dichter => höhere negative Ladungsdichte.
- die höhere negative Ladungsdichte zieht die beiden positiv geladenen Atomkerne an => bei einem bestimmten Abstand gibt es ein Energieminimum.
- nähren sich die Atome darüber hinaus an, werden die Abstoßungskräfte der beiden Kerne stärker und nehmen überhand
Die Eigenschaften des Molekülorbitaltheorie
- ist eine Weiterentwicklung der Lewis- Theorie.
- stellt das Verschmelzen zweierAtomorbitale zu einem gemeinsamen Molekülorbital (MO) dar.
- Mathematisch bedeutet dies das lösen der Schrödinger-Gleichung für ein zweiatomiges System.
- die Anzahl der MO muss = der Anzahl der in der Bindung beteiligten Atomorbitale sein.
- es löst sich kein Orbital einfach so auf.
- es gelten : das Prinzip des Energieminimums, das Pauli-Prinzip, und die Hund- Regel für Besetzung der Orbitale.
Das Prinzip des Molekülorbitaltheorie
- -* ist die Überlagerung von zwei stehenden Wellen(mit gleicher Wellenlänge & Amplitude) => bei der Überlappung der zwei Atomorbitale überlagern sich deren Wellenfunktionen.
1. beiden Wellen in gleicher Phase =>verstärken sie sich => eine Bindung kann entstehen.
- Wellen in entgegengesetzter Phase => löschen sie sich aus => eine Bindung kann nicht entstehen
Welche Substanzen sind paramagnetisch?
- Substanzen,die in ein magnetisches Feld gezogen werden.
- Substanzen mit ungepaarten Elektronen => die Elektronen wirken als kleine Magnete.
- die Stärke der Erscheinung hängt von der Anzahl der ungepaarten Elektronen ab
Welche Substanzen sind diamagnetisch?
- Substanzen, die von einem Magnetfeld schwach abgestoßen werden
- Substanzen mit gepaarten Elektronen
- Substanzen, die ihr magnetisches Moment ausgleichen.
Lewis Formel/ Valenzstrichformel
- Gemeinsame Elektronenpaare werden durch einen Bindungsstrich symbolisiert.
- nicht bindende Elektronenpaare durch zwei Punke oder einen Strich
- einzelne Elektronen (freie Radikale) durch einen einzigen Punkt
-apolare Bindung
- können nur bei Atomen mit identischen EN vokommen. => reine kovalente Bindng
- kovalente Bindungen mit einer EN-differenz von 0-0,5
-polare Bindung
- bei EN-differenz von 0,5-2 => kovalente Bindung
- bei EN> 2 spricht man von Ionenbindungen oder völlig polarisierten kovalenten Bindung
kolligative Bindung
-dabei stammt jeweils ein Elektron von jedem der beiden Atome => sie entsteht aus 2 freien Radikale
Koordinative (dative) Bindung
- dabei stammen beide bindenden Elektronen von einem der beiden Atome (Donator)
- das andere Atom (Akzeptor) benötigt ein freies Orbital
Lyse…
- ist die Auflösung einer kovalenten Bindung.
Homolyse…
-dabei erhalten die beiden Bindungspartner jeweils eins der bindenden Elektronen => es entstehen freie Radikale
Heterolyse…
-dabei, behält einer der beiden Bindungspartner beide bindenden Elektronen => es entstehen Ionen
Wann kommt Heterolyse vor?
1- bei höheren EN-differenz also stark polaren Moleküle => innerer Faktor ist die Polarität.
2- wenn die Lyse in einem polaren Lösungsmittel stattfindet, da die Ionen durch Solvatation stabilisiert werden => äußerer Faktor= Umgebung
Wann kommt Homolyse vor?
- bei apolaren Bindungen => innerer Faktor
- wenn die Lyse in der Gas Phase oder in. Einem apolaren Lösungsmittel stattfindet => äußerer Faktor
