Atommodelle Erste wesentliche Erkenntnisse über den Aufbau des

Atommodelle
Erste wesentliche Erkenntnisse über den Aufbau des Atoms brachten die Streuversuche von
Rutherford, der positiv geladene Heliumkerne ( -Teilchen) auf dünne Goldfolie treffen ließ. Dabei
gingen die meisten Teilchen ungehindert durch die Folie, kleine Ablenkungen und gelegentliche
Rückwärtsstreuungen kamen vor.
Rutherford entwickelte danach sein Atommodell, bei dem der große Kern fast die gesamte Masse
enthielt und von kleinen Elektronen umkreist wird, wie die Sonne von den Planeten.
Das Modell ist aus der Sicht der klassischen Physik nicht zu halten, da kreisende Ladung Energie
abstrahlen würde. Das passiert aber nicht.
Wellenmodell: Sieht man das Elektron als Welle, ergeben sich aus der Tatsache, dass sich Wellen
auf allen Kreisbahnen um den Kern auslöschen, die keine Vielfachen von
enthalten, diskrete
Bahnen, die sich in Energieniveaus umrechnen lassen.(für Wasserstoff für die Balmer-Serie
durchgeführt).//leifi.physik.uni-muenchen.de/web_ph12/versuche/10balmer/index.htm
Anregung: Absorbiert ein Elektron die Energie, die ausreicht, um es auf das nächste Niveau zu
heben, kann es dort eine Zeit verweilen (Anregung) und dann nach Abstrahlen eines Lichtquants in
den Grundzustand zurückspringen. Elektronen können ihre Energie nur stufenweise ändern.
Im quantenmechanischen Atommodell werden Teilchen als Wellen gerechnet. Bei 3-dimensionaler
Rechnung ergibt sich als Aufenthaltsraum für das Elektron ein sogenanntes Orbital. Es gibt s-,p-, dund f-Orbitale. Die s-Orbitale ist kugelsymmetrisch um den Atomkern, die anderen
hantelsymmetrisch in Richtung der Achsen. Bilder zur Quantenmechanik finden sich z.B. bei:
www.uni-graz.at/imawww/vqm/index-ge.html.
Orbitale werden an Hand von 4 Quantenzahlen klassifiziert.
Hauptquantenzahl n =Hauptenergieniveau (K-, L-,M-Schale), je höher n, desto höher die potentielle
Energie. Jede Schale enthält maximal 2 n² Elektronen.
Die anderen Quantenzahlen heißen auch
Nebenquantenzahl l (Unterschalen, Form des Orbitals p,d,f) l<=n
Magnetquantenzahl(-l,0,+l) und Spinquantenzahl(+1/2 oder -1/2)
Pauli-Prinzip: Elektronen eines Atoms dürfen nicht in allen Quatenzahlen gleich sein.
Anders formuliert: 2 Elektronen eines Atoms müssen sich in mindestens einer Quantenzahl
unterscheiden.
Die Regel von Hund beschreibt die Besetzung der Orbitale gleicher Energie mit Elektronen:
Zunächst bekommt jedes Orbital ein Elektron, dann erst wird die erste Schale mit einem zweiten
besetzt. (s.a. www.quantenwelt.de)
Weitergehende Erklärungen in /www.pctheory.uni-ulm.de/didactics/quantenchemie/html/inhalt.html
Edelgaskonfiguration
In der Außenschale können sich maximal 8 Elektronen befinden. Eine vollständig gefüllte
Außenschale heißt Edelgaskonfiguration. Sie ist besonders stabil und energetisch günstig. Alle
Atome versuchen, die Edelgaskonfiguration zu erreichen und streben deshalb chemische Bindungen
an, um Elektronen abzugeben oder aufzunehmen.