Die elektronische Struktur der Atome • Einheiten, Atomstruktur

Die elektronische Struktur der Atome
• Einheiten, Atomstruktur (subatomare Teilchen)
• Isotope & Radioaktivität
• Die Wellennatur des Lichts
• Gequantelte Energien und Photonen
• Linienspektren & das Bohr’sche Atommodell
• Das wellenartige Verhalten von Materie
• Quantenmechanik & Atomorbitale
• Darstellung von Orbitalen
• Mehr-Elektronen-Atome
• Elektronenkonfigurationen
…und das Periodensystem der Elemente
px, py, pz
dx2-y2, dz2,
dxy, dxz, dyz
n = 1, 2, 3, 4, ......
l = 0, 1, 2, ......... (n-1)
m = 0, 1, 2, ....... l
Anzahl = 2l + 1
n = 1, l = 0, m = 0
n = 1, l = 0, m = 0
n = 2, l = 0, m = 0
n = 2, l = 1, m = -1, 0, +1
RSC, Chemistry World, October 2009
n = 3, l = 2, m = -2, -1, 0, +1, +2
Elektronendichte
auf den Achsen!
dx2–y2 & dz2
Elektronendichte zwischen den Achsen in den entsprechenden Ebenen!
dxy
dxz
dyz
Pauli-Prinzip
n=1
n=2
n=3
n=4
Hundsche Regel
Diamagnetisch
_______
 =  n(n + 2)
Paramagnetisch
Spektroskopische Vorgänge
E2
E
1
2
E1
1 Energie Aufnahme: Absorption
E = E2 – E1 = h
2 Energie Abgabe: Emission
E = E1 – E2 = -h
Fluoreszenz/Phosphoreszenz
Sichtbare Farbe
Chemolumineszenz
Luminol-Chemolumineszenz
Luminol (A) zeigt in alkalischer H2O2-Lösung Chemolumineszenz
Die Intensität kann durch Katalysatoren wie K3[Fe(CN)6] verstärkt werden
Luminol geht unter Aussendung von Licht in 3-Aminophthalsäure (B) über
(A)
(B)
Chemolumineszenz
Oxalylchlorid
O O
O O
 
H2O
 
Cl–C–C–Cl + H2O2  HOO-C–C–OH + 2HCl
O O
 
HOO-C–C-OH + S  H2O + 2CO2 + S*
S*  S + h
(S = Rubren, gelb)
Chemolumineszenz
3O
2
+ 95 kJ/mol  1O2
H2O2/NaOH/Cl2  1O2
Mechanismus:
Cl2 + 2OH-  OCl- + Cl- + H2O
H2O2 + OCl-  ClOO- + H2O
ClOO-  Cl- + 1O2
1O
2
 3O2 + h ( = 633 nm)




Atomradius?
Atomradien
Kovalenzradien aus Bindungslänge
Kovalenzradien
Cl – Cl
198 pm
r(Cl) = 99 pm
C–C
154 pm
r(C) = 77 pm
Br – Br
228 pm
r(Br) = 114 pm
C – Cl
176 pm
r(Cl) = 99 pm
r(C) = 77 pm
Kovalenzradien
Ionenradien
Li+ Ir(I-) = d(I-…I-)/2 = 216 pm
K+ Id' = r(K+) + r(I-)
349 = r(K+) + 216
r(K+) = 133 pm
Ionenradien
Kovalenzradius vs Ionenradius
Radius, pm
Fe
Fe2+
Fe3+
117
75
60
Na
Na+
154
102
Mg
Mg2+
136
72
Al
Al3+
118
54
O
O2-
73
140
Ionisierungsenergie: A(g)  A+(g) + e-
1 eV = 1,6 x 10-19 J/Atom  x 6 x 1023 Atome/mol = 96,5 kJ/mol
Elektronenaffinität
A + e-  AH = H(Prod) – H(Edukt) = kJ/mol
H < 0: Exotherm
H > 0:Endotherm
Elektronaffinität
Elektronegativität
Elektronegativität
Beispiele
OZ
Cl-, Br-
-1
MnO4-
+7, -2
F-
-1
O2O22O2-
-2
-1
-1/2
HCl
LiH
+1, -1
+1, -1
PCl3
+3, -1
Oxidationszahlen
MODUL ANORGANISCHE UND ALLGEMEINE CHEMIE
für Nebenfachstudierende der Studiengänge
Physik, Geowissenschaften, Informatik, Materialwissenschaft/Werkstofftechnik,
Nanotechnologie
Das Modul beinhaltet folgende Lehrveranstaltungen/Teilmodule:
 Vorlesung Allgemeine und Anorganische Chemie
(4 SWS, im Wintersemester)
 Anorganisch-chemisches Praktikum
(9 SWS, viermal jährlich angeboten, jeweils zweimal im Februar/März und
zweimal im September/Oktober)
Das Modul wird folgendermaßen durchgeführt und geprüft:
1.
Prüfung: Klausur (45 Minuten) über den Inhalt der Vorlesung am Ende der
Vorlesungszeit des Wintersemesters.
2.
Erfolgreiche Teilnahme am Praktikum (nicht benotete Studienleistung).
Die Modulnote ergibt sich aus der in der Klausur erreichten Note.
Voraussetzung für die Teilnahme am Praktikum ist das Bestehen der Klausur.
Die Klausur kann zweimal wiederholt werden
Die Klausur zur Grundvorlesung “Allgemeine und Anorganische Chemie“
findet statt am
Donnerstag den 11.02.2010, 18.00 Uhr s.t.
in den Hörsälen H1, H2 und H3 (Südgelände)
Eine Anmeldung zur Klausur ist nicht nötig.
Eine Wiederholungsklausur wird in der ersten Hälfte des Aprils,
kurz vor Beginn der Vorlesungszeit SS 2010, angeboten.
Der genaue Termin wird zusammen mit dem Ergebnisaushang bekannt gegeben.
Praktikum in März 2010: Montag den 08.03.10 bis Freitag den 26.03.10