Document
Werbung
Atomhypothese Atommodell: Kern-Hülle Schalenmodell Diese Präsentation soll klären • aufgrund welcher experimentell ermittelten Kenntnisse eine Atomhypothese entwickelt wurde • dass das Atom nicht atomos ist • welche Kräfte zwischen Ladungen wirken • aus welchen Elementarteilchen ein Atom aufgebaut ist • wie gross Atome und ihre Bausteine sind • wie die Atombausteine verteilt sind 2 Massenerhaltung Bei chemischen Reaktionen ändert sich die Masse der beteiligten Stoffe nicht. http://www.ekato.com/uploads/pics/chemie.jpg http://www.feuerwehr-kleinenglis.de/assets/images/0026-feuer.jpg 3 Konstante Proportionen Elemente liegen in einer Verbindung immer im gleichen Massenverhältnis vor. (Joseph-Louis Proust, 1754-1828) http://de.wikipedia.org/wiki/Joseph-Louis_Proust 4 Multiple Proportionen Bilden zwei Elemente mehrere Verbindungen miteinander, so gilt: Die Massen des einen Elements, die sich mit immer der gleichen Masse des anderen Elements verbinden, stehen im Verhältnis einfacher ganzer Zahlen zueinander. John Dalton (1766-1844) Bildquelle: http://de.wikipedia.org/wiki/John_Dalton 5 Atomhypothese von Dalton (1803) Massenerhaltung, konstante Proportionen und multiple Proportionen lassen sich am einfachsten erklären, wenn man die Materie wie folgt betrachtet: Bildquelle: http://de.wikipedia.org/wiki/John_Dalton 6 1. Jedes Element besteht aus kleinsten, nicht weiter teilbaren Teilchen, den Atomen. 2. Alle Atome eines Elements haben die gleiche Größe und die gleiche Masse. Die Atome unterschiedlicher Elemente unterscheiden sich in ihrer Masse. 3. Atome sind unzerstörbar. Sie können durch chemische Vorgänge weder vernichtet noch erzeugt werden. 4. Bei chemischen Reaktionen werden die Atome der Ausgangsstoffe neu angeordnet und in bestimmten Anzahlverhältnissen miteinander verknüpft. 7 Bildquelle: http://www.daviddarling.info/images/Daltons_symbols.gif Bereits die alten Griechen... Demokrit (460 – 317 vChr): „Nur scheinbar hat ein Ding eine Farbe, nur scheinbar ist es süss oder bitter; in Wirklichkeit gibt es nur Atome und leeren Raum.“ http://de.wikipedia.org/wiki/Demokrit 8 Atombausteine atomos bedeutet unteilbar, unzerstörbar. Doch bereits bei Zufuhr geringer Energiebeträge gelingt es, aus elektrisch nicht geladener Materie elektrisch geladene Teilchen zu entfernen! (Z.B. wenn man in trockenen Räumen eine Katze streichelt, „zwickt“ es) Daher liegt der Schluss nahe: Atome sind aus geladenen Teilchen aufgebaut. 9 Ladung Es gibt positiv geladene, negativ geladene und ungeladene (= neutrale) Teilchen. Einheit der Ladung: C (Coulomb) Charles Augustin de Coulomb (1736-1806) http://de.wikipedia.org/wiki/Charles_Augustin_de_Coulomb 10 Ladung Die kleinste in der Natur frei vorkommende Ladung ist die Elementarladung (1e=1.60210-19C) Zwischen Ladungen wirken Kräfte: + - Anziehung + + Abstossung - - Abstossung 11 Coulomb-Gesetz Die zwischen zwei Ladungen wirkende Kraft berechnet sich wie folgt: F: Kraft k: Konstante Q1, Q2: Ladungen r: Abstand zwischen den Ladungsschwerpunkten Q1 Q 2 F k 2 r +++ -- Anziehung Abstossung Abstossung 12 Atombausteine Name Symbol Proton p+ Elektron Neutron e- n0 Ladung + 1e -1e 0 (1.60210-19C) -(1.60210-19C) ca. 1u ca. 0.0005u ca. 1u (1.6710-24g) (9.11 10-28g) 1898 (W.Wien) 1919 (Rutherford) 1897 (Thomson) 1932 (Chadwick) Masse bekannt seit (1.6710-24g) 13 Atombau Die Anzahl Protonen ist bestimmend dafür, um welches Element es sich handelt. Die Anzahl Protonen ist gleich gross wie die Anzahl Elektronen; die Anzahl Neutronen ist variabel. Grösse eines Atoms: Durchmesser des kleinsten Atoms d=10-10m http://powersof10.com/ 14 Atomsymbol Nukleonenzahl Ordnungszahl Symbol Ladung Ordnungszahl=Anzahl Protonen Nukleonenzahl (=Massenzahl) = Summe der Protonen und Neutronen Ladung nur schreiben wenn von 0 verschieden 15 Gesucht: Anzahl p+, e-, n, Symbol Symbol Anzahl p+ Anzahl e- 6 Anzahl n 6 197Au 8 8 16 Gesucht: Anzahl p+, e-, n, Symbol Symbol Anzahl p+ Anzahl e- Anzahl n 12 6 6 6 197Au 79 79 118 16 8 8 8 6C 8O 17 Rutherford-Modell Das Kern-Hülle-Modell des Atoms wurde von E. Rutherford entwickelt Link zu einer Animation des Experiments 18 Rutherford-Modell Dimensionen Durchmesser Atom: ca. 10-10 m Durchmesser Kern: ca. 10-15 m Vergleich: Wäre das Atom so gross, dass es in der Gymerhalle Platz hätte (d=20m), so hätte der Kern einen Durchmesser von d=0.2mm (entspricht der Dicke eines Schreibpapiers) 19 Atomhülle Man misst die Ionisierungsenergie, d.h. die Energie, die zum Abspalten eines Elektrons vom Atom notwendig ist. Man erwartet einen mehr oder weniger gleichmässigen Anstieg (Coulombgesetz). 20 MAGNESIUM Alle Ioniseriungsenergien 100 90 80 IE erwartet IE [eV] 70 60 50 40 30 20 10 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Elektron Nummer 21 MAGNESIUM Alle Ionisierungsenergien 2500 IE [eV] 2000 1500 IE erwartet IE gemessen 1000 500 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Elektron Nummer 22 Schalenmodell Wären alle Elektronen gleich weit vom Kern entfernt, so würde die Ionisierungsenergie von Elektron zu Elektron gleichmässig ansteigen. Einfachste Interpretation des gemessenen Verlaufs der Ionisierungsenergien: Elektronen befinden sich in unterschiedlichen Abständen vom Kern, in den so genannten SCHALEN. 23 Schalenmodell Name der Schale Nummer Maximale Anzahl Elektronen K 1 2 L 2 8 M 3 18 N 4 32 O 5 [50] (ist nie voll gefüllt) P 6 [72] (ist nie voll gefüllt) Q 7 [98] (ist nie voll gefüllt) 24 Atombau und Periodensystem Animation www.periodictable.com 25 Atombau und Periodensystem Hauptgruppennummer: Anzahl Valenzelektronen Periodennummer: Anzahl Elektronenschalen 26
![2. Tag: Atommodelle [1, 2] 1. Atomtheorie 2. Der Aufbau der Atome](http://s1.studylibde.com/store/data/002489402_1-195f0685b92c2c6d270c65292bba19f4-300x300.png)
