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Klausurtermin: 27.1.20134 um 17:15 in der AulaNaturwissenschaftliche Grundlagen

Prof. Dr. Sabine Prys

Grundlagen der Chemie

• Allgemeine Chemie– Atombau,

Elektronenkonfigurationen, Periodensystem

– Bindungslehre

• Anorganische Chemie– Redoxreaktionen,

Säuren und Basen

– Nomenklatur

• Organische Chemie– Grundbegriffe

– Nomenklatur

• Thermodynamik– Energieerhaltung

– Gasgesetze

– Arbeit , Energie, Ethalpie, Entropie

LernmechanismusGedächtnismodell nach Atkinson & Shiffrin

1234567

Kurzzeitgedächtnisakkustische Speicherung

Langzeitgedächtnissemantische Speicherung

Umweltinformation

Vergessen durchErsetzen

Vergessen durchStörung

SelektiveAufmerksamkeit

VertiefendesWiederholen

2

Skripte & Literatur

http://webuser.hs-furtwangen.de/~neutron/lehrveranstaltungen.html

Empfohlene Literatur

Übungsfragen

Inhalte

1. Grundbegriffe und Einheiten2. Materiebegriff3. Atommodell4. Periodensystem5. Standardmodell6. Antimaterie

3

1 Basiswissen

Masse mMolzahl nZeit tLänge l oder rDruck pDichte Wirkungsgrad

Atommasse M

Teilchenzahl N

Temperatur TFläche FlVolumen VEnergie EWärme QArbeit WEntropie SEnthalpie H

1.1 Physikalische Einheiten

Länge l [m]

Fläche Fl [m2]

Volumen V [m3]

Kraft F [N]

Druck p [Pa = N/m2 = kg/(m.s2)]

Energie E [J = Nm = kg.m2/s2]

Temperatur T [K]

Zeit t [y(a),m,d,min,s]

Stoffmengen n [mol]

4

1.1.1 Das SI-System

SI = Système International d' Unités

IS = International System of Units

Basisgröße Basiseinheit Abkürzung

Länge Meter mMasse Kilogramm kgStromstärke Ampere AZeit Sekunde sTemperatur Kelvin KLichtstärke Candela cdStoffmenge Mol molEbener Winkel Radiant radRaumwinkel Steradiant sr

http://www.chemie.fu-berlin.de/chemistry/general/si.html

1.1.2 Avogadrozahl und Mol

Avogadrozahl:

Anzahl von Atomen oder Molekülen in der Stoffmenge von einem Mol

CODATA-Empfehlung (2002)

NA = 6,022 141 5(10) 1023 mol − 1

1 Mol = NA Teilchen

1 Mol = Molekulargewicht, angegeben in Gramm

1 Mol He = 4,003 g

1 Mol N2 = 14,007 x 2 = 28,014 g

1 Mol NaCl = 22,990 + 35,453 = 58,443 g

http://physics.nist.gov/cuu/Constants/index.html

5

1.1.2.1 Umrechnungen mithilfe der Avogadrozahl NA

• Universelle Gaskonstante (R)

Boltzmannkonstante (kB)

• Faraday Konstante (F)

Elementarladung (e)

• Molmasse (M)

Teilchenmasse (mM)

Teilchenmenge (m)

Molzahl (n)

• Loschmidt Konstante

Molvolumen bei Normalbedingungen (VM0)

BA kNR

eNF A

n

mmNM MA

0MAL VNN

1.1.3 Atomic Unit u

12 g C 6,0221415(10) 1023 C-Atome

gu

ugAtomC

23

23

10022,6

11

1210022,6

121

http://physics.nist.gov/cuu/Constants/index.html

6

1.1.4 Druck

Druck = Kraft / FlächePascal: Pa = N/m2 = kg/m s2

1bar = 100 000 Pa ~ atmosphärischer Luftdruck

Normaldruck p = 1 atm = 101,325 kPa = 1013,25 mbarStandarddruck p = 1 atm = 101,325 kPa = 1013,25 mbar

Fl

Fp

http://www.ebgymhollabrunn.ac.at/ipin/ph-druck.htm

http://cicum92.cup.uni-muenchen.de/puchinger/glossar/glossarB2.html

1.1.5 Abgeleitete Größen

Geschwindigkeit v

l = Weg [m]

t = Zeit [s]

Strahlungsdosis D

E = Energie [J]

m = Masse [kg]

t

lv

m

ED

kg

JSv

s

m

http://www.chemie.fu-berlin.de/chemistry/general/si.html

7

?

1.1.6 Geometriebetrachtungen

Wie berechnet man

– Kreisumfang Ukreis

– Kreisfläche Fkreis

– Kugeloberfläche Fkugel

– Kugelvolumen Vkugel

– Zylindervolumen Vzylinder

– Quadervolumen VquadercbaV

hrV

rV

rF

rF

rU

quader

zylinder

kugel

kugel

kreis

kreis

2

3

2

2

3

4

4

2

?

1.1.7 Sinusschwingung

Sinus und Kosinus sind elementare mathematische Funktionen

– die eine Schwingung beschreiben können: y=sin(x) y =cos(x)

– die die Seitenlängenverhältnisse im Dreieck beschreiben können

eHypothenus

Ankathetex

eHypothenus

teGegenkathex

)cos(

)sin(

Graphik: http://de.wikipedia.org

8

1.1.8 Der Raumwinkel

Ω = Raumwinkel

S = auf eine Kugel projizierte Fläche

r = Radius der Kugel

Anwendungen: Lichtkegel in der Beleuchtungstechnik, Strahlungskegel, etc..

Sx

2r

S

Graphik: http://de.wikipedia.org

1.1.8.1 Die Einheit des Raumwinkels

Raumwinkel: Verhältnis zweier Flächen SI 1 m²/m²; SI-Name: SteradiantEinheit-Zeichen sr

1 sr = 1 m²/m² = 1

das Einheit-Zeichen sr kann auch weggelassen werden (nicht jedoch bei Anwendungsfeldern, bei denen intensiv mit Raumwinkeln gerechnet wird, z.B. in der Lichttechnik).

Die SI-Einheiten für Lichtstärke und Lichtstrom unterscheiden sich nur durch Steradiant.

9

Übungsaufgabe

?Wie groß ist der Raumwinkel der vollen

Kugeloberfläche ?

1.1.9 Polarkoordinaten der Ebene

Karthesische Koordinaten: Angabe von x und y

Polarkoordinaten (Kreiskoordinaten):

Angabe von Koordinatenursprung r und Strahlrichtung (Polarwinkel)

Graphik: http://de.wikipedia.org

10

1.1.9.1 Polarkoordinatenumrechnung

Polarkoordinate karthesische Koordinaten:

x = r cos ( )

y = r sin ( )

Kartesische Koordinaten Polarkoordinaten:

0arccos

0arccos

22

yfürr

x

yfürr

x

yxr

1.1.10 Polarkoordinaten des Raumes

Polarkoordinaten (Kugelkoordinaten):

Angabe von Koordinatenursprung r und Strahlrichtungen

Graphik: http://de.wikipedia.org

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1.2 Vorsilben

Vorsilbe Abkürzung Zehnerpotenz Dezimalzahl

Femto- f 10 E-15 0.000 000 000 000 001Pico- p 10 E-12 0.000 000 000 001Nano- n 10 E-09 0.000 000 001Mikro- µ 10 E-06 0.000 001Milli- m 10 E-03 0.001Kilo k 10 E+03 1000Mega M 10 E+06 1000000Giga G 10 E+09 1000000000Tera T 10 E+12 1000000000000Peta P 10 E+15 1000000000000000

http://physics.nist.gov/cuu/Units/prefixes.html

1.3 Griechische Buchstaben

= Alpha = Beta = Gamma = Delta = Epsilon = Zeta = Eta = Theta = Jota = Kappa = Lambda = My

= Ny = Xi = Omikron = Pi = Rho = Sigma = Tau = Ypsilon = Phi = Chi = Psi = Omega

12

1.4 Differenzen und Summen

• Differenz

Differenzenquotient

Steigung einer Geraden

• Differential

Differentialquotient

Steigung einer Kurventangenten

• Summe

• Integral

• Endzustand – Ausgangszustand

• Unendliche kleine Größe

• Addition kleiner Größen

• Addition unendlich kleiner Größen

n

ii

x

n

i

n

iin

E

xdx

xxxxx

dx

dyyEdE

xx

yy

x

ySEEE

10

1

1321

0

12

1212

lim

...

'lim

1.5 Geraden und Ebenen

Gerade: wird durch mindestens 2 Punkte P,Q, beschrieben:

Y = ax + b a = Steigung b = Schnittpunkt mit Y-Achse

Ebene: wird durch mindestens 3 Punkte beschrieben

Z = ax + by + c

Graphik: http://de.wikipedia.org

13

2 Was ist Materie ?

Was ist Materie ?

Was ist ein Stoff ?

Materieaggregationen

2.1 Masse-Energie

Das Weltall besteht aus Materie und strahlender Energie.

Materie ist jegliche Art von Masse -Energie,

die sich langsamer als Licht fortbewegt,

strahlende Energie dagegen, ist jegliche Art von Masse-Energie,

die sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegt

Linus Pauling

E = m.c2E = m.c2

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2.4 Atome, Elemente, Verbindungen

AtomeUnter Atomen versteht man die kleinsten Bestandteile der der chemischen Elemente, die dessen Eigenschaften aufweisen

Chemisches ElementUnter einem chemischen Element versteht man einen Stoff, der sich chemisch nicht mehr weiter in andere Stoffe zerlegen lässt.

Chemische VerbindungUnter einer chemischen Verbindung versteht man einen Stoff, der aus Atomen mehrerer verschiedener Elemente besteht und einheitliche physikalisch-chemische Eigenschaften wie z.B. Schmelz- und Siedepunkt aufweist.

3 Atommodelle

Vordenker:

• Demokrit (ca. 500 v.Chr.): Alle Stoffe bestehen aus definierten kleinsten Teilchen den Atomen von Atomos Teilchen des Unteilbaren

• Daniel Sennert (1618): Gesetz der Erhaltung der Elemente. Bei einer chemischen Reaktion gehen Elemente weder verloren, noch werden Elemente neu geschaffen.

• Robert Boyle (1661): Elemente sind bestimmte primitive und einfache, völlig unvermischte Körper, sie enthalten keine anderen Körper, sie sind Zutaten, aus denen alle perfekt gemischten Körper zusammengesetzt sind und in welche diese letztlich zerlegt werden.

• Antoine Laurent de Lavoisier (1785): Gesetz der Erhaltung der Masse. Die Summe der Massen der Edukte ist stets gleich der Summe der Massen der Produkte.

• Jeremias Benjamin Richter (1791/92): Gesetz der äquivalenten Proportionen.

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3.3 Das RUTHERFORDscheAtommodell

Negative Ladung Positive Ladung

Atomkernmodell: winziger Kern = MassepunktPlanetenmodell: Elektronen bewegen sich auf Kreisbahnen um den Kern

Kreisbahn entsteht durch Gleichgewicht von Coulomb- und Zentrifugalkraft

Widerspruch zu den Gesetzen der Elektrodynamik ! instabile Elektronenbahnen

3.3.1 Das RUTHERFORD-Experiment

Streuung von Alphateilchen an Goldfolie erklärbarBerechnung einfacher Atomspektren möglich

Goldfolie Film

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3.4 Das BOHRsche Atommodell

= 10-7 - 10-10 m

Kern:

Protonen (+)

Neutronen (n)

Elektronenhülle:

Elektronen (-)

Postuliert stabile Elektronenkreisbahnen !

3.4.1 Stabile Elektronenbahnen

1. BOHRsche Quantenbedingung: stabile Bahnen wenn das Produkt aus Kreisumfang und Elektronenimpuls ein Vielfaches des PLANCKschen Wirkungsquantums h ist

l = 0,1,2,3…, r = Bahnradius, me = Elektronenmasse, ve = Geschwindigkeit

2. BOHRsche Frequenzbedingung:Durch Energiezufuhr ist ein Übergang zwischen den Bahnen möglich, wenn absorbierte Energie genau der Energiedifferenz E zwischen den Bahnen entspricht:

E1 = Energie Schale 1, E2 = Energie Schale 2, = Frequenz

hlvmr nen )()2(

12 EEhE

17

3.4.1.1 PLANCKschesWirkungsquantum

• Definition der Energie E:

c = Lichtgeschwindigkeit, = Wellenlänge

• h hat die Dimension einer Wirkung !

Jsh

chE

341076068626,6

3.4.2 Elektronen Schalen

22

422

22

1

n

eZm

r

eZE e

nn

2n2 Elektronen pro Schale

n = 4 N-Schale

n = 3 M-Schale

n = 2 L-Schale

n = 1 K-Schale

En = Schalenenergie

n = Schalennummer Z = Ordnungszahle = Elementarladungrn = Orbitalradiusme = Elektronenmasse

= h / 2

E

18

3.4.2.1 Angeregte Zustände

Grundzustand = energetisch niedrigste Elektronenkonfiguration

Angeregte Zustände = Elektronenkonfigurationen wo nach Energiezufuhr höhere Energieniveaus besetzt werden

(z.B. durch Photonenabsorption oder durch unelastische Stösse)

Der Zerfall in der Grundzustand erfolgt entweder induziert oder spontan und wird entweder begleitet von Strahlungsemission (Photonenaussendung)

oder strahlungslos durch Aussenden weniger fest gebundener Elektronen (Auger-Elektronen)

Beispiel: die Flammenfärbung von Alkali- und Erdalkalimetallen durch Stoßanregung zwischen Atomen und Molekülen in der heißen Flamme

3.4.3 Die Wasserstoffspektrallinien

Spektrum des Wasserstoffatoms

Spektralserien

PFUND

BRACKETT

PASCHEN

BALMER

LYMAN

PONML

K

19

3.4.4 Das Wasserstoffspektrum

Graphik: http://www.physics.utoledo.edu/

3.4.4.1 Flammenfärbung

• Anregung von Elektronen auf ein höheres Energieniveau

• Flamme eines (Bunsen)Brenners bei > 1000°C

• Instabiler angeregter Elektronenzustand Zurückfallen in das Ausgangsniveau Aussenden einer elementspezifischen Energie mit Wellenlänge im sichtbaren Bereich

Graphik: http://de.seilnacht.com

20

3.4.4.2 Elementanalyse

Flammenfärbung verschiedener Metalle:

Kupferacetat Kaliumiodid Magnesium

Eisen Strontiumnitrat Natriumchlorid

Graphik: http://www.experimentalchemie.de/

3.4.5 Das Bohr/SommerfeldscheAtommodell

1 cm

Haselnuss100 m

Erweiterung des Atommodells durch Sommerfeld:Die Bahnen müssen nicht kreisförmig sein !

21

3.5 Wellenmechanisches Atommodell

Elektronen = stehende Welle

Wellenfunktion eines Elektrons (r,E)

Aufenthaltsbereich eines Elektrons 2(r,E)

SCHRÖDINGER-Gleichung H = E

Energiezustände eines Elektrons E

Kernabstand r

3.5.1 Stehende Welle

Graphik: http://uni-ka.lanable.de/html/exphys1/exse18.htm

,...4,3,2,12

n

nU U = Kreisumfang

n = Schwingungsordnung = Wellenlänge

22

3.5.2 Natur von Wellen & Teilchen

Wellennatur

• Wellenlänge, Amplitude

• Wellenfunktion Orbitale 2

• Stehende Wellen / Wellenoptik

• Interferenzen

• Ausbreitungsgeschwindigkeit

• Energie: E = h.• Unschärfe

Teilchennatur

• Ort, Masse, Impuls

• Bewegungsgleichungen

• Geometrische Optik (Newton)

• Ionisationsvermögen

• Geschwindigkeit

• Energie: E = ½ m.v2

• Keine Unschärfe

3.5.2.1 Wiederholung: Energie

TkE

mvE

chhE

B2

3

2

1 2

• Schwingungsenergieh = Plancksches Wirkungsquantum

= Schwingungsfrequenz

c = Lichtgeschwindigkeit

= Wellenlänge

• Bewegungsenergiem = Masse

v = Geschwindigkeit

• WärmeenergiekB = Boltzmannkonstante

T = absolute Temperatur

Welche anderen Energiebegriffe gibt es noch ?

23

3.5.3 Messgrößen

Klassische Mechanik:

(makroskopische Teilchen)

Ort & Impuls sind prinzipiell exakt messbar

Quantenmechanik:

(mikroskopische Teilchen)

Verteilung von Orts & Impulsaussagen hängen beide von der Wellenfunktion ab Standardabweichungen der Messungen sind voneinander abhängig

3.5.4 Die Unschärferelation

• Bei quantenmechanischen Teilchen ist es unmöglich Ort x und Impuls p gleichzeitig beliebig genau zu messen

• Bei quantenmechanischen Teilchen ist es unmöglich den Zeitpunkt t eines Vorganges und die dabei übertragene Energie E gleichzeitig beliebig genau zu messen

Je genauer eine dieser Größen bestimmt wird, desto ungenauer erscheint die andere !

Quantenmechanische Aussagen sind Wahrscheinlichkeitsaussagen !

2

px

2

Et

24

3.5.5 DE BROGLIE-Wellenlänge

• DE BROGLIE: auch massereiche Teilchen haben Wellencharakter– 1923 "Dualität von Welle und Korpuskel" – 1927 Bestätigung durch Doppelspaltexperiment von Clinton

Davisson und Lester Germer

• Hat das Teilchen einen Impuls p, so ist seine Wellenlänge λ :

c = Lichtgeschwindigkeit (299 792 458 ms-1)h = PLANCKsches Wirkungsquantum (6,626 068 96 . 10-34 Js) = Frequenz der Lichtwelle

c

c

hp

p

h

Datenquelle: NIST (Mohr) 2010

3.5.6 Das Doppelspaltexperiment

Die bekannte Intensitätsverteilung entsteht erst, wenn viele Elektronen den Spalt passiert haben und man über die Lichtblitze mittelt. Die vielen Elektronen bilden dann die statistische Gesamtheit.

Graphik: http://www.iap.uni-bonn.de/

P2K/schroedinger/two-slit2.html

http://www.mathematik.tu-darmstadt.de/~ziegler/qm.html#wofuer

25

3.5.6.1 Schrödingers Katze(n)

Lebt Schrödingers Katze noch? Keine Ahnung, schau halt nach!In einer statistischen Gesamtheit von Schrödingerkatzen leben nachder Zeit t noch 100*exp(-t*ln(2)/T) Prozent, wobei T=Halbwertszeitdes Radioisotops

3.5.7 Wellenmechanikprinzipien

• Welle – Teilchen Dualismus

• Wellenmechanik: Teilchen Wellenfunktion

1. komplexwertig

2. keine Messgröße

2 (Betragsquadrat) Aufenthaltswahrscheinlichkeit des Teilchens

(r,t) SCHRÖDINGER-Gleichung

p

h

Quantenmechanik = statistische Theorie

Wahrscheinlichkeitsaussagen !

26

3.5.7.1 Interferenzen

Graphik: http://de.wikipedia.org/

3.5.8 Die Wellenfunktion von Elektronen

Allgemeine Wellenfunktion für monochromatische Welle in r-Richtung

Realer Anteil der Wellenfunktion

)(),( krtiectr

)cos(),( rktctr

Zustandsfunktion

27

3.5.8.1 Zustandsfunktionen

Quantenmechanische Zustände

rt rt C CrCt

Linearkombination der Zustände (Überlagerung)

a rb rc Cr

Aufenthaltswahrscheinlichkeit

A2.sin2t

789101112131415161718192021222324

2526

2728

29303144454647

4849

50515253545556575859606162636465666768

3.5.8.2 Wellenmechanik in der Chemie

• Zustandsüberlagerung (Interferenz) mit gegenseitiger Beeinflussung Linearkombinationen von Wellenfunktionen

chemische Bindungen

• Zustandsüberlagerung (Superposition) ohne gegenseitige Beeinflussung Linearkombinationen von Wellenfunktionen

Molekülgeometrie

Beispiel: Welche Form hat das Wassermolekül ?

28

3.5.9 SCHRÖDINGER Gleichung

• Grundgleichung der nichtrelativistischen Quantenmechanik

• zeitliche Entwicklung des Zustands eines Quantensystems

(r,t) = Wellenfunktion z.B. des Elektrons

m = Masse z.B. des Elektrons

V(r,t) = Potentielle Energie z.B. des Elektrons

= Nabla-Operator

• Lösung der zeitunabhängigen SCHRÖDINGERgleichung:

Berechnung der Energiezustände E

),(),(),(2

),( 22

trtrVtrm

trt

i

3.5.10 Elektronen als stehende Wellen

Stehende Wellen

• sind Wellen, bei denen die räumliche Lage der Schwingungs-bzw. Wellenbäuche und –knoten sich zeitlich nicht ändert;

• sind Wellen, die keine Energie transportieren

Für die Strecke U , auf der die Schwingung stattfindet, muss gelten, dass sie ein Vielfaches n der Wellenlänge ist.

,...4,3,2,12

n

nU

d

U

Graphik: http://uni-ka.lanable.de/html/exphys1/

exse18.htm

U = Streckenlängen = Schwingungsordnung = Wellenlänge

29

3.5.10.1 Stehende Wellen (a)

d d

d d

U

n = 1 Grundschwingung n = 2 1. Oberschwingung

n = 4 3. Oberschwingungn = 3 2. Oberschwingung

,...4,3,2,12

n

nU

3.5.10.3 Stehende Wellen (c)

40,0045,0050,0055,0060,0065,0070,0075,0080,0085,0090,0095,00100,00105,00110,00115,00120,00125,00130,00135,00140,00145,00150,00155,00160,00165,00170,00175,00180,00185,00190,00195,00200,00205,00210,00215,00220,00225,00230,00235,00240,00245,00250,00255,00260,00265,00270,00275,00280,00285,00290,00295,00300,00305,00310,00315,00320,00325,00 5,0010,0015,0020,0025,0030,0035,0040,0045,0050,0055,0060,0065,0070,0075,0080,0085,0090,0095,00100,00105,00110,00115,00120,00125,00130,00135,00140,00145,00150,00155,00160,00165,00170,00175,00180,00185,00190,00195,00200,00205,00210,00215,00220,00225,00230,00235,00240,00245,00250,00255,00260,00265,00270,00275,00280,00285,00290,00295,00300,00305,00310,00315,00320,00325,00330,00335,00340,00345,00350,00355,00360,00

,30,0035,0040,0045,0050,0055,0060,0065,0070,0075,0080,0085,0090,0095,00100,00105,00110,00115,00120,00125,00130,00135,00140,00145,00150,00155,00160,00165,00170,00175,00180,00185,00190,00195,00200,00205,00210,00215,00220,00225,00230,00235,00240,00245,00250,00255,00260,00265,00270,00275,00280,00285,00290,00295,00300,00305,00310,00315,00320,00325,00330,00335,00,5,0010,0015,0020,0025,0030,0035,0040,0045,0050,0055,0060,0065,0070,0075,0080,0085,0090,0095,00100,00105,00110,00115,00120,00125,00130,00135,00140,00145,00150,00155,00160,00165,00170,00175,00180,00185,00190,00195,00200,00205,00210,00215,00220,00225,00230,00235,00240,00245,00250,00255,00260,00265,00270,00275,00280,00285,00290,00295,00300,00305,00310,00315,00320,00325,00330,00335,00340,00345,00350,00355,00360,00

Polarkoordinatendarstellung

n = 1 Grundschwingung n = 2 1. Oberschwingung

n = 4 3. Oberschwingungn = 3 2. Oberschwingung

30

0,005,0010,0015,0020,0025,0030,0035,0040,0045,0050,0055,0060,0065,0070,0075,0080,0085,0090,0095,00100,00105,00110,00115,00120,00125,00130,00135,00140,00145,00150,00155,00160,00165,00170,00175,00180,00185,00190,00195,00200,00205,00210,00215,00220,00225,00230,00235,00240,00245,00250,00255,00260,00265,00270,00275,00280,00285,00290,00295,00300,00305,00310,00315,00320,00325,00330,00335,00340,00345,00350,00355,00360,00 1

234567891011121314151617181920212223242526272829303132333435363738394041424344454647484950515253

5455565758596061626364656667686970717273

3.5.10.4 Orbitale: sin2x

d

d

n = 1 n = 2

3.5.11 Quantenmechanik

Klassische Mechanik: kontinuierliche Grössen

Quantenmechanik: diskontinuierliche Grössen

• „Quantisierung“: Quantenzahlen erforderlich

• Quantenzahlen sind einfache Zahlen, die den Zustand eines quantenphysikalischen Systems beschreiben

• Durch einen vollständigen Satz von Quantenzahlen ist der Zustand des Systems eindeutig festgelegt

• Beschreibt das Verhalten einer statistischen Gesamtheit

• Kann Vernichtung oder Erzeugung von Teilchen nicht beschreiben

Quantenmechanik = statistische Theorie

31

3.5.12 Die Hauptquantenzahl n

Die Hauptquantenzahl n beschreibt die Schale,

zu der der Zustand eines Elektrons gehört,

Bohr/Sommerfeldsche Theorie:

n beschreibt Bahngröße

Schrödingersche Theorie:

n beschreibt Orbitalgröße

3.5.13 Der Drehimpuls des Elektrons

• Ein Elektron mit der Masse m und

der Ladung e, das sich mit der

Geschwindigkeit auf einem Kreis

mit dem Radius bewegt hat ein

magnetisches Dipolmoment und

einen Drehimpuls von:

hlvmr

vmp

prL

)()2(

v

r

L

Bahndrehimpuls

Linearer Impuls

l = 0,1,2,3,…

L

r

vm,-e

, gekoppeltL

32

3.5.14 Drehimpulsquantenzahl l

Der Drehimpuls ist ein ganzzahliges Vielfaches von ħ

quantisierte Grösse

Bohr/Sommerfeldsche Theorie:

l Beschreibt die Form der Elektronenbahn

Schrödingersche Theorie:

l Beschreibt die Form des Orbitals (s,p,d,f,…)

,...3,2,1,02

2

l

h

lL

hlvmr

3.5.15 Magnetquantenzahl m

Bohr/Sommerfeldsche Theorie:

m beschreibt die Orientierung der Bahn im Raum

Schrödingersche Theorie:

m beschreibt die Orientierung des Orbitals im Raum

Beispiel:

Orbital in X-Richtung

Orbital in Y-Richtung

Orbital in Z-Richtung

33

3.5.16 Spinquantenzahl s

Bohr/Sommerfeldsche Theorie:Elektronendrehung um eigene Achse Eigendrehimpuls = Spin

Schrödingersche Theorie:Elektronendrehung um eigene Achse Eigendrehimpuls = Spin

Der Betrag des Spins kann die Werte annehmen:

Für das Elektron kann der Betrag des Spins nur sein:21

s

sS

S

3.5.17 „Elektronenschalen“

• Alle Zustände mit demselben Wert für n bilden eine Schale,

– es gibt 2n2 Zustände in einer Hauptschale;

• Die Hauptschalen mit n>1 bestehen aus unter Schalen,

– es gibt n+1 Unterschalen in einer Hauptschale

• Alle Zustände mit den selben Werten für n und l bilden eine Unterschale, alle Zustände dieser Unterschale haben dieselbe Energie

– es gibt 2(2l +1) Zustände in einer Unterschale.

34

3.5.17.1 Elektronenquantenzahlen

Quantenzahl Symbol erlaubte Werte Bedeutung

Hauptquantenzahl n 1,2,3,4,5,... Kernabstand, Energie

Nebenquantenzahl l 0,1,2, ... (n-1) Bahndrehimpuls

Magnetquantenzahl m 0,1,2, ... , l Drehimpulsorientierung

Spinquantenzahl s ½ Eigendrehimpuls

der Bahndrehimpuls gibt den Orbitaltyp (s,p,d,f..) an;

die Drehimpulsorientierung gibt die Orbitallage .(bei p: x,y,z, etc) an

3.5.18 Atomorbitale

• Atomorbitale AO sind 3-dimensionale stehende Materiewellen, die den Aufenthaltsbereich (keine klar definierte Bahn !) der Elektronen darstellen. Das energieärmste Orbital entspricht dem Grundzustand (Grundschwingung), energiereichere Orbitale entsprechen angeregten Zuständen (Oberschwingungen)

s-AO: Drehimpuls l = 0

x

y

z

p-AO: Drehimpuls l = 1

x

y

z

35

3.5.18.1 Atomorbitale

s px py pz

dz2 dx

2-y

2 dxy dyz dxz

3.5.18.2 Elektronenkonfigurationen I

Element n l m s

H 1 0 s1 0 +1/2

He 1 0 s2 0 +1/2,-1/2

Li 12

0 s2

0 s100

+1/2,-1/2+1/2

Be 12

0 s2

0 s200

+1/2,-1/2+1/2,-1/2

B 12

0 s2

0 s2

1 p1

000 px

1

+1/2,-1/2+1/2,-1/2+1/2

C 12

0 s2

0 s2

1 p2

000 px

1

1 py1

+1/2,-1/2+1/2,-1/2+1/2+1/2

36

3.5.18.3 Elektronenkonfigurationen II

Element n l m s

N 12

0 s2

0 s2

1 p3

000 px

1

1 py1

-1 pz1

+1/2,-1/2+1/2,-1/2+1/2+1/2+1/2

O 12

0 s2

0 s2

1 p4

000 px

2

1 py1

-1 pz1

+1/2,-1/2+1/2,-1/2+1/2,-1/2+1/2+1/2

3.5.18.4 Elektronenkonfigurationen III

Element n l m s

F 122

0 s2

0 s2

1 p5

000 px

2

1 py2

-1 pz1

+1/2,-1/2+1/2,-1/2+1/2,-1/2+1/2,-1/2+1/2

Ne 122

0 s2

0 s2

1 p6

000 px

2

1 py2

-1 pz2

+1/2,-1/2+1/2,-1/2+1/2,-1/2+1/2,-1/2+1/2,-1/2

37

n = 1

n = 2

n = 3

n = 4

s p d f

3.5.19 Die Struktur der Elektronenschalen

Hauptschalen n bestehen aus Unterschalen l

Die Besetzung erfolgt nach strengen Regeln

H 1 s1

He 1 s2

Li 1 s2 2 s1

Be 1 s2 2 s2

B 1 s2 2 s2 2p1

C 1 s2 2 s2 2p2

N 1 s2 2 s2 2p3

Valenzelektronen

3.5.20 Die Besetzung von Elektronenschalen

Schreibweise: n l x n = Schalennummer

l = Unterschale s,p,d,f..

x = Zahl e- pro Orbital

Besetzungszahl, kein Exponennt !

38

3.5.20.1 Das Pauli – Prinzip

• In einem Atom können keine zwei Elektronen in allen vier Quantenzahlen (Hauptquantenzahl, Drehimpulsquantenzahl, Magnetquantenzahl und Spinquantenzahl), die zu seiner Zustandsbeschreibung im Atommodell notwendig sind, übereinstimmen.

• Als Folge des Pauliprinzips werden die Orbitale immer mit Elektronenpaaren besetzt, die entgegengesetzten Spin aufweisen.

3.5.20.2 Die HUNDsche Regel

• Energiegleiche Orbitale einer Unterschale werden zunächst einfach besetzt

39

n = 1

n = 2

n = 3

s p d

E

3.5.20.3 Elektronenkonfiguration von N

PAULI Prinzip - HUNDsche Regel

Elektron mit positiver Spinrichtung Elektron mit negativer Spinrichtung

Schreibweisen

Na 1s2 2s2 2p6 3s111

23

n = 1

n = 2

n = 3

n = 4

3.5.20.4 Elektronenkonfiguration von Na

40

3.5.20.5 Das Energieprinzip

Grundzustand: werden stets zunächst

energieärmste Orbitale

Orbitalenergien näherungsweise Elektroneneinbauschema

n = 1

n = 2

n = 3

s p d

E

4s

n = 4

3.5.20.6 Elektronenkonfiguration von K

Energieprinzip

Elektron mit positiver Spinrichtung Elektron mit negativer Spinrichtung

41

n = 1

n = 2

n = 3

n = 4

s p d f

Welches Element ist das ?

[Ar] 3d10 4s2 4p6 = ?

?

4 Das Periodensystem der chemischen Elemente

Atome sind die -einst als unteilbar geglaubten- kleinsten Bestandteile der der chemischen Elemente, die dessen Eigenschaften aufweisen

Entwicklung

1829 DÖBEREINER ordnet Elemente nach Eigenschaften

1864 MEYER führt Tabellensystem ein

1869 MENDELEJEFF erstellt Urform des heutigen PS

Voraussagen über fehlende Elemente möglich

118 chemische Elemente konnte man identifizieren. Oberhalb der Ordnungszahl 82 sind sie alle radioaktiv !

42

4.1 Systematik der Elektronenkonfiguration

Elektronenkonfiguration

Anzahl der Bindungselektronen ablesbar

Wertigkeit in Molekülen erkennbar

Eigenschaften vorhersagbar

Perioden

4.2 Perioden und GruppenHauptgruppen

I II III IIII V VI VII VIII

1 1H 2He

2 3Li 4Be 5B 6C 7N 8O 9 F 10Ne

3 11Na 12Mg 13Al 14Si 15P 16S 17Cl 18Ar

4 19K 20Ca 31Ga 32Ge 33As 34Se 35Br 36Kr

5 37Rb 38Sr 49In 50Sn 51Sb 52Te 53I 54Xe

6 55Cs 56Ba 81Tl 82Pb 83Bi 84Po 85At 86Rn

7 87Fr 88Ra 113 114 115 116 117 118

43

4.2.1 Hauptgruppenelemente (s,p)

I Alkalimetalle V Stickstoffgruppe

Li, Na, K, Rb, Cs, Fr N, P, As, Sb, Bi

sehr reaktive Metalle zunehmend metallisch

II Erdalkalimetalle VI Chalkogene

Be, Mg, Ca, Ba, Sr, Ra O, S, Se, Te, Po

weniger reaktive Metalle Erzbildner

III Erdmetalle VII Halogene

B, Al, Ga, In, Tl F, Cl, Br, I, At

Leichtmetalle Salzbildner

IIII Kohlenstoffgruppe VIII Edelgase

C, Si, Ge, Sn, Pb He, Ne, Ar, Kr,Xe, Rn

zunehmend metallisch innerte Gase

4.2.2 Nebengruppenelemente (s,d)

Scandium-Gruppe IIIb Sc s2p6d1

Sc 1s2 2s2 p6 3s2 p6 d1 4s2

Y 1s2 2s2 p6 3s2 p6 d10 4s2 p6 d1 5s2

La 1s2 2s2 p6 3s2 p6 d10 4s2 p6 d10 5s2 p6 d1 6s2

Ac 1s2 2s2 p6 3s2 p6 d10 4s2 p6 d10 f14 5s2 p6 d10 6s2 p6 d1 7s2

Valenzelektronen: s, d

44

4.2.3 Lanthanoide und Actinoide(s,d,f)

57La [Xe] 5d1 6s2

58Ce [Xe] 4f2 6s2

59Pr [Xe] 4f3 6s2

60Nd [Xe] 4f4 6s2

89Ac [Rn] 6d1 7s2

90Th [Rn] 6d2 7s2

91Pa [Rn] 5f2 6d1 7s2

92U [Rn] 5f3 6d1 7s2

Valenzelektronen: s, d, f

4.2.3.1 Webelements (1)

http://www.webelements.com

45

4.2.3.2 Webelements (2)

http://www.webelements.com

4.2.3.3 IUPAC Periodensystem

http://www.iupac.org/fileadmin/user_upload/news/IUPAC_Periodic_Table-1Jun12.pdf

46

4.3 Die periodischen Eigenschaften der Elemente

• Atomdurchmesser

• Ionisierungsenergie

• Elektronenaffinität

• Elektronegativität

• Metallcharakter

• Halbleitereigenschaften

• Gasförmige Elemente

• Flüssige Elemente

• Feste Elemente

• Radioaktive Elemente

4.3.1 Atomdurchmesser

I II III IIII V VI VII VIII

1 1H 2He

2 3Li 4Be 5B 6C 7N 8O 9 F 10Ne

3 11Na 12Mg 13Al 14Si 15P 16S 17Cl 18Ar

4 19K 20Ca 31Ga 32Ge 33As 34Se 35Br 36Kr

5 37Rb 38Sr 49In 50Sn 51Sb 52Te 53I 54Xe

6 55Cs 56Ba 81Tl 82Pb 83Bi 84Po 85At 86Rn

7 87Fr 88Ra 113 114 115 116 117 118

47

Na Na+ + e-

Kation

EI = Ionisierungsenergie = 8,3 . 10-19 J (pro Atom)

wächst mit Z

sinkt, wenn rAtom wächst

nimmt ab wie folgt: s>p>d>f

4.3.2 Ionisierungsenergie

EI

Die Ionisierungsenergie ist die Energie, die benötigt wird, um ein Atom oder Molekül zu ionisieren, d. h. um ein Elektron vom Atom oder Molekül zu trennen

4.3.2.1 Ionisierungsenergie Diagramm

http://www.chemgapedia.de

48

4.3.2.2 Ionisierungsenergie im PS

I II III IIII V VI VII VIII

1 1H 2He

2 3Li 4Be 5B 6C 7N 8O 9 F 10Ne

3 11Na 12Mg 13Al 14Si 15P 16S 17Cl 18Ar

4 19K 20Ca 31Ga 32Ge 33As 34Se 35Br 36Kr

5 37Rb 38Sr 49In 50Sn 51Sb 52Te 53I 54Xe

6 55Cs 56Ba 81Tl 82Pb 83Bi 84Po 85At 86Rn

7 87Fr 88Ra 113 114 115 116 117 118

Ionisierungsenergien der Elemente Z = 1, ..12Z Ele-

mentIonisierungsenergie in eV zur Abtrennung des x-tenElektrons1 2 3 4 5 6 7

1 H 13,62 He 24,6 54,43 Li 5,4 75,6 122,44 Be 9,3 18,2 153,9 217,75 B 8,3 25,1 37,9 259,3 340,16 C 11,3 24,4 47,9 64,5 391,9 489,87 N 14,5 29,6 47,4 77,5 97,9 551,9 666,88 O 13,6 35,2 54,9 77,4 113,9 138,1 739,19 F 17,4 35,0 62,6 87,2 114,2 157,1 185,110 Ne 21,6 41,0 64,0 97,1 126,4 157,9 207,011 Na 5,1 47,3 71,6 98,9 138,6 172,4 208,412 Mg 7,6 15,0 80,1 109,3 141,2 186,7 225,3

4.3.2.3 Höhere Ionisierungsenergien

49

4.3.3 Elektronenaffinität

Cl. + e- Cl-

AnionEE = Elektronenaffinität = - 6,0 . 10-19 J (pro Atom)

bei Halogenen besonders groß !

EE

(kJ / mol)H - 72F -333Cl -364Br -342I -295

Die Energiedifferenz zwischen dem Grundzustand eines neutralen Atoms und dem Grundzustand des zugehörigen Anions wird als Elektronenaffinität

bezeichnet

Maßzahl: EN

Atom 1 Bindungselektronen Atom 2

Anziehungskraft auf Bindungselektronen

bei F am größten, bei Fr am kleinsten !

4.3.4 Elektronegativität - Bedeutung

EN H 2,1Fr 0,7F 4,0Cl 3,0Br 2,8I 2,4

50

Maßzahl: EN

Berechnung nach Mulliken, 1966

X + e- X- EE

X X+ + e- EI

4.3.4.1 Elektronegativität - Berechnung

IE EEEN 2

1~

4.3.4.2 Elektronegativität im PS

I II III IIII V VI VII VIII

1 1H 2He

2 3Li 4Be 5B 6C 7N 8O 9 F 10Ne

3 11Na 12Mg 13Al 14Si 15P 16S 17Cl 18Ar

4 19K 20Ca 31Ga 32Ge 33As 34Se 35Br 36Kr

5 37Rb 38Sr 49In 50Sn 51Sb 52Te 53I 54Xe

6 55Cs 56Ba 81Tl 82Pb 83Bi 84Po 85At 86Rn

7 87Fr 88Ra 113 114 115 116 117 118

51

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

1 21 41 61 81 101

Ordnungszahl

Ele

ktr

on

eg

ati

vit

Cl

F

BrI

4.3.4.3 Elektronegativität Diagramm

H2,1

Li1,0

Be1,5

B2,0

C2,5

N3,0

O3,5

F4,0

Na0,9

Mg1,2

Al1,5

Si1,8

P2,1

S2,5

Cl3,0

K0,8

Ca1,0

Sc1,3

Ti1,6

Ge1,7

As2,0

Se2,4

Br2,8

Rb0,8

Sr1,0

Y1,3

Zr1,6

Sn1,7

Sb1,8

Te2,1

I2,4

Cs0,7

Ba0,9 EN

4.3.4.4 Die Elektronegativitätsskala

1 2 3 4

52

4.3.5 Metallische Eigenschaften

elektrischeLeiter

Leitfähigkeit sinktmit steigender

Temperatur

Wärmeleiter

plastisch

verformbar

Supraleiterca. 30 metallische

Elemente

geringe

Ionisierungs-

energie

relativ

große

Atomradien

Metallglanz

Atomgitter

4.3.5.1 Metallcharakter im PS

Metalle Halbmetalle Nichtmetalle

Metallcharakter Nichtmetallcharakter

I II III IIII V VI VII VIII

1 1H 2He

2 3Li 4Be 5B 6C 7N 8O 9 F 10Ne

3 11Na 12Mg 13Al 14Si 15P 16S 17Cl 18Ar

4 19K 20Ca 31Ga 32Ge 33As 34Se 35Br 36Kr

5 37Rb 38Sr 49In 50Sn 51Sb 52Te 53I 54Xe

6 55Cs 56Ba 81Tl 82Pb 83Bi 84Po 85At 86Rn

7 87Fr 88Ra 113 114 115 116 117 118

53

4.5.1 Metallklassifizierungen

Dichte

Elektrochemische Spannungsreihe

K, Na, Mg, Al, Zn, Fe, Pb, Cu, Ag, Au

anodischWeniger edel

Korrodierende Metalle

Leichtmetalle Schwermetalle< 4 - 5 g/cm3 > 4 - 5 g/cm3

e.g. Al, Mg e.g. Pb, Cd

kathodischEdelmetalleNicht korrodierende Metalle

I II III IIII V VI VII VIII

1 1H 2He

2 3Li 4Be 5B 6C 7N 8O 9 F 10Ne

3 11Na 12Mg 13Al 14Si 15P 16S 17Cl 18Ar

4 19K 20Ca 31Ga 32Ge 33As 34Se 35Br 36Kr

5 37Rb 38Sr 49In 50Sn 51Sb 52Te 53I 54Xe

6 55Cs 56Ba 81Tl 82Pb 83Bi 84Po 85At 86Rn

7 87Fr 88Ra 113 114 115 116 117 118

4.6.1 Halbmetalleigenschaften

B, Si, Ge, As, Te

mehrere Elementmodifikationenz.B. kristallines und amorphes Si

Leitfähigkeit steigt mit der TemperaturHalbleitereigenschaftenElektronenleitungDefektelektronenleitung

54

4.6.2 Dotiermittel

p-type DotiermittelAkzeptor Atome

n-type DotiermittelDonator Atome

I II III IIII V VI VII VIII

1 1H 2He

2 3Li 4Be 5 B 6C 7N 8O 9 F 10Ne

3 11Na 12Mg 13Al 14Si 15P 16S 17Cl 18Ar

4 19K 20Ca 31Ga 32Ge 33As 34Se 35Br 36Kr

5 37Rb 38Sr 49In 50Sn 51Sb 52Te 53I 54Xe

6 55Cs 56Ba 81Tl 82Pb 83Bi 84Po 85At 86Rn

7 87Fr 88Ra 113 114 115 116 117 118

5 Elementarteilchen

55

5.1.1 Elementarteilchengruppen

Elementarteilchen

...

Elektronen

Neutrinos

Leptonenleichte Teilchen

...

Mesonengerade Anzahl von Quarks

...

Hyperonen

Quarks

Neutronen

Quarks

Protonen

Nukleonen

Baryonenschwere Teilchen

...

Photonen

Bosonen"Kraftteilchen"

Name Symbol Ruhe- Ladung Spin mittlere

masse Lebens-

[MeV] dauer [s]

Elektron e- e+ 0,511 -1 +1 1/2 stabil

Müon µ- µ+ 105,6 -1 +1 1/2 2. 10-6

Tau - + 1784 -1 +1 1/2 3. 10-13

Elektron- Neutrino ee ? 0 0 1/2 stabil ?

Müon-Neutrino µµ ? 0 0 1/2 stabil ?

Tau-Neutrino ? 0 0 1/2 stabil ?

Leptonen + Quarks = Grundbausteine der Materie + Antimaterie

5.1.2 Leptonen - leichte Teilchen

56

Name Symbol Ruhe- Ladung Quarkaufbau Spin mittlere

masse Lebens-

[MeV] dauer [s]

Pionen 135 0 uu dd 0 8.10-17

Pionen 140 +1 -1 ud du 0 2,6 .10-8

Kaonen K0K0 498 0 0 ds d s 0 10-10 -5.10-8

Kaonen K K 494 +1 -1 us su 0 1,2.10-8

J / Psi J / 3098 0 cc 1 1.10-20

D-Null D 1863 0 cu 0 1.10-12

D-Plus D 1863 1 cd 0 4.10-13

Ypsilon Y 9460 0 bb 1 1.10-20

5.1.3 Mesonen - Teilchen aus 2 Quarks

Name Symbol Ruhe- Ladung Quarkaufbau Spin mittlere

masse Lebens-

[MeV] dauer [s]

Proton p p 938,3 +1 -1 u u d uud ½ stabil

Neutron n n 939,6 0 0 d d u ddu ½ ca. 900

Lambda 1115 0 0 u d s uds ½ 2,6.10-10

Sigma-Plus 1189 +1 +1 u u s uus ½ 8.10-11

Sigma-Minus 1197 -1 -1 d d s dds ½ 1,5.10-10

Sigma-Null 1192 0 0 u d s uds ½ 6.10-20

Xi-Minus 1321 -1 1 d s s dss ½ 1,6.10-10

Xi-Null 1315 0 0 u s s uss ½ 3.10-10

Omega-Minus 1672 -1 -1 s s s sss ½ 8.10-11

Charm-Lambda c c 2280 +1 +1 u d c udc ½ 2.10-13

5.1.4 Baryonen - schwere Teilchen

57

Austauschteilchen, übertragen Kräfte

Name Symbol Ruhe- Ladung Spin mittlere

masse Lebens-

[MeV] dauer [s]

Photon 0 1 stabil

W-Teilchen W W ~83 000 1 -1 10-25

Z-Teilchen Z ~93 000 0 1 10-25

Gluon g 0 0 1 stabil

5.1.5 Eichbosonen - Austauschteilchen

Name Symbol Ruhe- Ladung Spin mittlere

masse Lebens-

[MeV] dauer [s]

up u u ~5 2/3 - /3 ½ stabildown d d ~10 -1/3 1/3 ½ verschiedenstrange s s ~100 -1/3 1/3 ½ verschiedencharm c c ~1500 2/3 -2/3 ½ verschiedenbottom (beauty) b b ~4700 -1/3 1/3 ½ verschiedentop (truth) t t ? 2/3 -2/3 ½ verschieden

Elementarteilchen aus Quarktripletts : BaryonenElementarteilchen aus Quarkdubletts: Mesonen

5.1.6 Quarks - Bausteine für Elementarteilchen

58

5.1.6.1 „Visual“- Quarks

top

bottom

downup

strange charm

6 Anti-Materie

• Zu jedem Teilchen gibt es ein Anti-Teilchen(gleiche Masse, aber entgegengesetzte Ladung)

• Tritt ein Teilchen mit seinem Anti-Teilchen in Wechselwirkung, so werden beide vernichtet, es entstehen Photonen oder Mesonen

• Das Photon ist mit seinem Anti-Teilchen identisch

59

Übungsfragen 1

1. Wie kann man Energie definieren ?

2. Was ist die physikalische Einheit der Energie ?

3. Welches Grundprinzip ist bei allen Energieumwandlungen zu berücksichtigen ?

4. Was versteht man unter einem Raumwinkel ?

5. Was versteht man unter einem Mol ?

6. Was ist ein u ?

7. Was ist das SI-System ?

8. Wie kann man Materie definieren ?

9. Welche Erkenntnis gewann man aus dem Experiment von RUTHERFORD ?

10. Beschreiben Sie das BOHRsche Atommodell, wo sind die Schwächen ?

11. Wie viele Elektronen können sich maximal in der L-Schale aufhalten ?

12. Erläutern Sie den Welle-Teilchen Dualismus !

Übungsfragen 2

13. Was versteht man unter der HEISENBERGschen Unschärferelation ?

14. Was ist eine „stehende Welle“ ?

15. Was versteht man unter einem Orbital ?

16. Was versteht man unter Quantenzahlen, welche kennen Sie und welche Bedeutung haben diese ?

17. Nach welchen Prinzipien werden die Elektronenschalen besetzt (Erläuterungen) ?

18. Was sind die Elektronenkonfigurationen von Silizium, Zinn und Blei ?

19. Was sind Nukleonen, welche gibt es ?

20. Woraus bestehen Protonen ?

21. Was sind Quarks ?

22. Zu welchen Elementarteilchengruppen gehören Elektronen, Protonen bzw. Neutronen ?

23. Welche Spektrallinien (Serien) kennt man beim Wasserstoff ?

24. Unterscheiden sich die H-Isotope in den Spektralserien ?

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Übungsfragen 3

25. Was versteht man unter der Ordnungszahl eines Atoms ?

26. Was versteht man unter der Massezahl eines Atoms ?

27. Wodurch unterscheiden sich Haupt- und Nebengruppen im PS ?

28. Was sind Salzbildner ?

29. Welche Elemente sind Erzbildner ?

30. In welcher Gruppe befinden sich Uran und Plutonium ?

31. Was ist das chemische Kurzzeichen für Eisen ?

32. Was versteht man unter Ionisierungsenergie ?

33. Was versteht man unter Elektronenaffinität ?

34. Was versteht man unter Elektronegativität ?

35. Welches Element hat die größte Elektronegativität ?

36. Wie viele Elemente sind bekannt ? Bis welcher Ordnungszahl existieren stabile Isotope ?

Referenzen

1. J. Hoinkins; E. Lindner; Chemie für Ingenieure; Verlag: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2007

2. P.W. Attkins; L. Jobnes; Chemie – einfach alles; Verlag: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2006

3. Römpp‘s Chemie Lexikon

4. DTV-Atlas zur Chemie

5. http://akratochwill.homepage.t-online.de/b1b/b66_11.htm

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