Wilhelm - Heinrich - Riehl - Kolleg
Landeshauptstadt Düsseldorf
Sie brauchen nicht schreiben.
Es liegt ein Skript vor!
Der zweite Bildungsweg
Grundkenntnisse für Biologiekurse
Teil 11
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© Wilhelm-Heinrich-Riehl-Kolleg - www.riehl-kolleg.de - Düsseldorf 2009 - Alle Rechte vorbehalten. - Gestaltung und Inhalt: Richard Fischer
1
Wiederholung:
Rutherfordsches Atommodell am Beispiel des Wasserstoffatoms
• Protonenanzahl: 1
Elektronenanzahl: 1
1+
Das Wasserstoffatom
ist elektrisch neutral.
Wasserstoffatom
(H-Atom)
• Der Durchmesser des
Atoms ist riesig im Vergleich
zum Kerndurchmesser.
• Das Elektron kreist sehr schell um
den Atomkern. Der Bahnradius
ist dabei beliebig! Es gilt jeweils:
elektrostatische
= Zentrifugalkraft
Anziehungskraft
• Mit den Massen verhält es
sich umgekehrt: Fast die
gesamte Masse des Atoms
entfällt auf den Kern.
stabile Kreisbahn:
Das Elektron stürzt
nicht in den Kern!
nun:
Kern-Hülle-Modell
Versuch mit Wasserstoff
2
Dazu benötigte Gegenstände ...
2. Transformator
1. WasserstoffSpektralröhre
Die Röhre ist luftleer. Sie ist stattdessen mit einer
kleinen Menge
Wasserstoff gefüllt.
Sie besitzt zwei
Elektroden:
+ Pol und - Pol.
3. Geradsichtprisma
Der Transformator
wird an das Stromnetz angeschlossen:
Wechselspannung,
230 Volt.
Er hat zwei Aufgaben:
• Erzeugung von
Gleichspannung.
• Erzeugung von
6000 Volt Spannung.
Das Geradsichtprisma ist aus Glas und bricht das
Licht. Es erzeugt das Spektrum geradeaus.
Das normale Prisma
erzeugt das Spektrum
seitlich.
3
Raum
abdunkeln
WasserstoffSpektralröhre
Geradsichtprisma
Ausschnitt bei abgedunkeltem Raum
6000 Volt Gleichspannung
Transformator
Herausgreifen der markanten Linien
Ergänzung
Hα: rote Linie (656 nm)
Hβ: grün-blaue Linie (486 nm)
Hγ: violette Linie (434 nm)
Hδ: violette Linie (410 nm)
4
Erklärung?
Erklärung mit dem Rutherfordschen Atommodell?
1+
Es wurde festgestellt:
Das Rutherfordsche Atommodell
gibt keine Erklärung für die Linien!
Wasserstoffatom
nach dem
Rutherfordschen
Atommodell
?
Linienspektrum
Erst Bohr gab mit seinem
Atommodell von 1913 eine
Erklärung!
5
Bohrsches Atommodell (1913)
Wasserstoffatom
Atomkern: 1 Proton
Elektronenhülle: 1 Elektron
Grundzustand
Elektronenschale:
Schalennummer
(= Hauptquantenzahl):
K - Schale
L - Schale
n=1
n = 2Symbol: n
M - Schale
n=3
N - Schale
n=4
O - Schale
n=5
P - Schale
n=6
Q - Schale
n=7

6
Welche Kräfte sind wirksam?
Wasserstoffatom
elektrostatische
Anziehungskraft
Q
P
O
N
M
L
Zentrifugalkraft
K
elektrostatische
= Zentrifugalkraft
Anziehungskraft
stabile Kreisbahn
Grundzustand
7
Die Elektronen können springen ...
... von der K- auf die L-Schale.
elektrische, thermische oder
optische Anregung der Atome
N
...
M
L
K
Energiequant = E1
E1
Grundzustand
angeregter Zustand
8
Die Elektronen können springen ...
... von der K- auf die M-Schale.
elektrische, thermische oder
optische Anregung der Atome
N
...
M
L
K
Energiequant = E2
E2
Grundzustand
angeregter Zustand
9
Die Elektronen können springen ...
... von der K- auf die N-Schale.
elektrische, thermische oder
optische Anregung der Atome
N
...
M
L
K
Energiequant = E3
E3
Grundzustand
angeregter Zustand
10
Die Elektronen springen zurück ...
... auf die K-Schale.
K L M N OPQ
11
Die Elektronen springen zurück ...
... auf die L-Schale.
K L M N OPQ
12
Die Elektronen springen zurück ...
... auf die M-Schale.
K L M N OPQ
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Wichtig!
Bei jedem Sprung zurück werden Energiequanten
abgegeben in Form elektromagnetischer Strahlung!
Es bilden sich Linienspektren. Sie werden mit Namen bezeichnet.
Die Sprünge auf die ....
- K-Schale bilden die Lyman-Serie.
- L-Schale bilden die Balmer-Serie.
- M-Schale bilden die Paschen-Serie.
- N-Schale bilden die Brackett-Serie.
- O-Schale bilden die Pfund-Serie.
Bei manchen Elektronensprüngen ist diese Strahlung
sichtbar! Sie liegt also im Lichtbereich!
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UV
Lichtbereich
UV
Spektroskopie
λ=
380 nm
Linse
Hδ
UV
Prisma
K L M N OPQ
IR
Balmerserie
Hγ
Hβ
Lichtbereich
Hα
Spalt
λ=
780 nm
IR
Emissionsspektrum
IR
IR
IR
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Vergleich
Wasserstoffatom nach
Rutherfordschem Atommodell
1+
Wasserstoffatom nach
Bohrschem Atommodell
Energieniveau:
K-Schale
niedrig
Q-Schale
hoch
1+
Beliebiger
Bahnradius!
Wenn sich das Elektron auf der K-Schale befindet,
ist es auf einem niedrigeren Energieniveau als auf
der Q-Schale, denn es muss Energie zugeführt
werden, um es auf die Q-Schale zu befördern!
Elektronenschalen
= unterschiedliche
Energiestufen!
16
Ende
17
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Teil 11: Bohrsches Atommodell - Wilhelm-Heinrich-Riehl