Teil 10: Atombau nach Rutherford - Wilhelm-Heinrich-Riehl
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Wilhelm - Heinrich - Riehl - Kolleg
Wiederholung:
Landeshauptstadt Düsseldorf
Der zweite Bildungsweg
Grundkenntnisse für Biologiekurse
Teil 10
Hergestellt mit Microsoft Office PowerPoint 2003 - Bildschirmauflösung 1024 x 768 Pixel
© Wilhelm-Heinrich-Riehl-Kolleg - www.riehl-kolleg.de - Düsseldorf 2009 - Alle Rechte vorbehalten. - Gestaltung und Inhalt: Richard Fischer
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Wiederholung:
Rutherfordscher Streuversuch / Größen- und Massenverhältnisse
Die schwierige rechnerische Auswertung des Streuversuchs ergab:
Atomdurchmesser = ca. 10
- 10
m
Kerndurchmesser = ca. 10
- 14
m
• Der Atomdurchmesser ist im Vergleich zum Kerndurchmesser riesig. Das
gesamte Atom ist ca. 10.000-mal größer als der Kern.
• Mit den Massen verhält es sich umgekehrt. Fast die gesamte Masse des
Atoms, nämlich ca. 99,9%, entfällt auf den Kern.
Vergrößerung des AtomVeranschaulichung
durchmessers auf 10m
positiv geladener
Kern
Der Kerndurchmesser
beträgt dann ca. 1mm!
negativ geladene
Elektronenhülle
Der Kern enthält
aber ca. 99,9%
der Atommasse!
10m
Eingang Riehl-Kolleg
Goldatom
2
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Bisher haben wir das Goldatom nach dem
Rutherfordschen Atommodell betrachtet.
• Wie sieht das Wasserstoffatom nach diesem Atommodell aus?
Und wie sehen die dem Wasserstoff folgenden Atome aus?
• Welche Beziehung besteht zwischen dem Atombau nach
Rutherford und dem Periodensystem?
3
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Das Aussehen des H-Atoms nach Rutherford
Der Atomkern enthält
eine positive Ladung.
Protonenanzahl = 1
Die Elektronenhülle
enthält ein Elektron.
Elektronenanzahl = 1
1+
Wasserstoffatom
• Der Atomkern ist winzig,
die Elektronenhülle riesig!
• Aber: Fast die gesamte
Masse des Atoms entfällt
auf den Kern.
Die elektrische
Neutralität gilt für
die Atome aller
Elemente!
Das Wasserstoffatom
ist elektrisch neutral.
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Welche Kräfte sind wirksam?
Elektrostatisches Grundgesetz:
Ungleichartig geladene Teilchen
ziehen sich an, gleichartig geladene
Teilchen stoßen sich ab.
elektrostatische
Anziehungskraft
Zentrifugalkraft
1+
Das Elektron kreist sehr schnell um
den Atomkern.
Der Bahnradius ist dabei beliebig!
Wasserstoffatom
elektrostatische
= Zentrifugalkraft
Anziehungskraft
Bei Atomen anderer
Elemente gilt dies für
alle Elektronen!
stabile Kreisbahn:
Das Elektron stürzt
nicht in den Kern!
5
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Das Bau
Der
H-Atom
der folgenden
nach Rutherford
Atome
2. Periode
1+
2+
3+
Protonenanzahl: 1
Elektronenanzahl: 1
Protonenanzahl: 2
Elektronenanzahl: 2
Protonenanzahl: 3
Elektronenanzahl: 3
Wasserstoff: H
Helium: He
Lithium: Li
4+
5+
6+
Protonenanzahl: 5
Elektronenanzahl: 5
Protonenanzahl: 6
Elektronenanzahl: 6
Protonenanzahl: 4
Elektronenanzahl: 4
Beryllium: Be
Bor: B
Kohlenstoff: C
6
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7+
Kernladung:
Protonenanzahl:
+7 7
Elektronenanzahl: 77
Stickstoff: N
8+
9+
Protonenanzahl: 8
Elektronenanzahl: 8
Protonenanzahl: 9
Elektronenanzahl: 9
Sauerstoff: O
Fluor: F
3. Periode
10+
11+
....
Protonenanzahl: 10
Elektronenanzahl: 10
Neon: Ne
Natrium: Na
Protonenanzahl: 11
Elektronenanzahl: 11
7
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Bezug zum Periodensystem
Hauptgruppen
I
1.
Periode
II
1H
VI
VII
VIII
2 He
2 p+
-
5B
4 p+
4e
-
6C
5 p+
5e
-
11 Na
12 Mg 13Al
11 p +
12 p + 13 p +
11 e
-
12 e
19 K
-
20 Ca
19 p + 20 p +
19 e
-
2e
Elektronenanzahl
4 Be
3 p+
3e
4.
Periode
V
Protonenanzahl
-
3 Li
3.
Periode
IV
Ordnungszahl und Elementsymbol
1 p+
1e
2.
Periode
III
20 e
-
13 e
-
7N
6 p+
6e
-
14 Si
7 p+
7e
-
15 P
14 p +
14 e
8O
-
8 p+
7e
-
16 S
15 p +
15 e
9F
-
16 e
10 Ne
9 p+
9e
-
17Cl
16 p +
-
10 p +
-
10 e
18Ar
17 p +
17 e
-
-
18 p +
-
18 e
Ordnungszahl = Protonenanzahl = Elektronenanzahl
...
elektrische Neutralität der Atome
8
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Das Aussehen der Atome nach Rutherford
1+
1 e-
Wasserstoffatom
10+
10 e -
Neonatom
• Der Atomkern ist im Verhältnis zur Gesamtgröße
des Atoms winzig. Trotzdem entfällt fast die gesamte
Masse des Atoms auf den Kern.
• Das Wasserstoffatom z.B. besitzt eine positive und
eine negative Ladung und ist nach außen hin
elektrisch neutral. Die elektrische Neutralität gilt für
alle Atome.
• Das Elektron des Wasserstoffatoms kreist sehr
schnell um den Atomkern, wobei die Anziehungskraft
und die Zentrifugalkraft sich die Waage halten. Auch
dies gilt für sämtliche Elektronen der Atome anderer
Elemente.
• Die Bahnradien für die Elektronen sind beliebig. Ist
dieser Bahnradius klein, so ist die Umlauffrequenz des
Elektrons (= Umläufe um den Atomkern pro Sekunde)
hoch, ist er groß, so ist die Umlauffrequenz klein.
• Die Ordnungszahl des Elements im Periodensystem
stimmt überein mit der Protonenanzahl und
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Elektronenanzahl.
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Ende
10
Wilhelm - Heinrich - Riehl - Kolleg
Wiederholung:
Landeshauptstadt Düsseldorf
Der zweite Bildungsweg
Grundkenntnisse für Biologiekurse
Teil 10
Hergestellt mit Microsoft Office PowerPoint 2003 - Bildschirmauflösung 1024 x 768 Pixel
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Wiederholung:
Rutherfordscher Streuversuch / Größen- und Massenverhältnisse
Die schwierige rechnerische Auswertung des Streuversuchs ergab:
Atomdurchmesser = ca. 10
- 10
m
Kerndurchmesser = ca. 10
- 14
m
• Der Atomdurchmesser ist im Vergleich zum Kerndurchmesser riesig. Das
gesamte Atom ist ca. 10.000-mal größer als der Kern.
• Mit den Massen verhält es sich umgekehrt. Fast die gesamte Masse des
Atoms, nämlich ca. 99,9%, entfällt auf den Kern.
Vergrößerung des AtomVeranschaulichung
durchmessers auf 10m
positiv geladener
Kern
Der Kerndurchmesser
beträgt dann ca. 1mm!
negativ geladene
Elektronenhülle
Der Kern enthält
aber ca. 99,9%
der Atommasse!
10m
Eingang Riehl-Kolleg
Goldatom
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Bisher haben wir das Goldatom nach dem
Rutherfordschen Atommodell betrachtet.
• Wie sieht das Wasserstoffatom nach diesem Atommodell aus?
Und wie sehen die dem Wasserstoff folgenden Atome aus?
• Welche Beziehung besteht zwischen dem Atombau nach
Rutherford und dem Periodensystem?
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Das Aussehen des H-Atoms nach Rutherford
Der Atomkern enthält
eine positive Ladung.
Protonenanzahl = 1
Die Elektronenhülle
enthält ein Elektron.
Elektronenanzahl = 1
1+
Wasserstoffatom
• Der Atomkern ist winzig,
die Elektronenhülle riesig!
• Aber: Fast die gesamte
Masse des Atoms entfällt
auf den Kern.
Die elektrische
Neutralität gilt für
die Atome aller
Elemente!
Das Wasserstoffatom
ist elektrisch neutral.
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Welche Kräfte sind wirksam?
Elektrostatisches Grundgesetz:
Ungleichartig geladene Teilchen
ziehen sich an, gleichartig geladene
Teilchen stoßen sich ab.
elektrostatische
Anziehungskraft
Zentrifugalkraft
1+
Das Elektron kreist sehr schnell um
den Atomkern.
Der Bahnradius ist dabei beliebig!
Wasserstoffatom
elektrostatische
= Zentrifugalkraft
Anziehungskraft
Bei Atomen anderer
Elemente gilt dies für
alle Elektronen!
stabile Kreisbahn:
Das Elektron stürzt
nicht in den Kern!
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Das Bau
Der
H-Atom
der folgenden
nach Rutherford
Atome
2. Periode
1+
2+
3+
Protonenanzahl: 1
Elektronenanzahl: 1
Protonenanzahl: 2
Elektronenanzahl: 2
Protonenanzahl: 3
Elektronenanzahl: 3
Wasserstoff: H
Helium: He
Lithium: Li
4+
5+
6+
Protonenanzahl: 5
Elektronenanzahl: 5
Protonenanzahl: 6
Elektronenanzahl: 6
Protonenanzahl: 4
Elektronenanzahl: 4
Beryllium: Be
Bor: B
Kohlenstoff: C
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7+
Kernladung:
Protonenanzahl:
+7 7
Elektronenanzahl: 77
Stickstoff: N
8+
9+
Protonenanzahl: 8
Elektronenanzahl: 8
Protonenanzahl: 9
Elektronenanzahl: 9
Sauerstoff: O
Fluor: F
3. Periode
10+
11+
....
Protonenanzahl: 10
Elektronenanzahl: 10
Neon: Ne
Natrium: Na
Protonenanzahl: 11
Elektronenanzahl: 11
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Bezug zum Periodensystem
Hauptgruppen
I
1.
Periode
II
1H
VI
VII
VIII
2 He
2 p+
-
5B
4 p+
4e
-
6C
5 p+
5e
-
11 Na
12 Mg 13Al
11 p +
12 p + 13 p +
11 e
-
12 e
19 K
-
20 Ca
19 p + 20 p +
19 e
-
2e
Elektronenanzahl
4 Be
3 p+
3e
4.
Periode
V
Protonenanzahl
-
3 Li
3.
Periode
IV
Ordnungszahl und Elementsymbol
1 p+
1e
2.
Periode
III
20 e
-
13 e
-
7N
6 p+
6e
-
14 Si
7 p+
7e
-
15 P
14 p +
14 e
8O
-
8 p+
7e
-
16 S
15 p +
15 e
9F
-
16 e
10 Ne
9 p+
9e
-
17Cl
16 p +
-
10 p +
-
10 e
18Ar
17 p +
17 e
-
-
18 p +
-
18 e
Ordnungszahl = Protonenanzahl = Elektronenanzahl
...
elektrische Neutralität der Atome
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Das Aussehen der Atome nach Rutherford
1+
1 e-
Wasserstoffatom
10+
10 e -
Neonatom
• Der Atomkern ist im Verhältnis zur Gesamtgröße
des Atoms winzig. Trotzdem entfällt fast die gesamte
Masse des Atoms auf den Kern.
• Das Wasserstoffatom z.B. besitzt eine positive und
eine negative Ladung und ist nach außen hin
elektrisch neutral. Die elektrische Neutralität gilt für
alle Atome.
• Das Elektron des Wasserstoffatoms kreist sehr
schnell um den Atomkern, wobei die Anziehungskraft
und die Zentrifugalkraft sich die Waage halten. Auch
dies gilt für sämtliche Elektronen der Atome anderer
Elemente.
• Die Bahnradien für die Elektronen sind beliebig. Ist
dieser Bahnradius klein, so ist die Umlauffrequenz des
Elektrons (= Umläufe um den Atomkern pro Sekunde)
hoch, ist er groß, so ist die Umlauffrequenz klein.
• Die Ordnungszahl des Elements im Periodensystem
stimmt überein mit der Protonenanzahl und
9
Elektronenanzahl.
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Ende
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