Teil 11: Bohrsches Atommodell - Wilhelm-Heinrich-Riehl
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Wilhelm - Heinrich - Riehl - Kolleg Landeshauptstadt Düsseldorf Sie brauchen nicht schreiben. Es liegt ein Skript vor! Der zweite Bildungsweg Grundkenntnisse für Biologiekurse Teil 11 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 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 13 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! 14 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 15 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
