Allg. u. Anorg. Chemie

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Übungsaufgaben Atommodell
SoSe 2014, Amadeu
Daten:
h=6,6 10-34 J.s, C=3 108 m/s.
1) Stellen Sie das klassische Modell für die elektromagnetische Strahlen graphisch dar. Erklären Sie
die Begriffe Amplitude, Periode, Phase, Knote und Frequenz. Ist es ein kontinuierliches oder ein
diskretes Modell?
2) Welchen neuen Ansicht hat der Beitrag von Einstein durch dir Erklärung des Photoelektrischen
Effektes über das Licht verschafft?
3) Markieren Sie die folgenden Eigenschaften/Phänomene mit T für Teilchen oder W für Wellen
(korrespondierend nach der klassischen Ansicht):
(
) Wellenlänge
(
) Masse
(
) Ladung
(
) Frequenz
(
) Impuls
(
) Interferenz
(
) Amplitude
(
) Diffraktion
(
) Spin
4) Berechnen Sie die Energie und den Impuls eines grünen Photonen (Wellenlänge 510nm)? Ist ein
rotes Photon von höher oder kleinere Energie? Und der Impuls? Welche Energie hat ein Mol von
diesen Photonen?
AW:
Energie eines Photons = 3,88 x 10-19 J
Energie eines Mols = 233 kJ/mol
Impuls = 1,29 kg m s-1
5) Welche Kräfte wirken auf ein Elektron in einer Bahn nach dem Atommodell von Rutherford?
Warum kann dieses Atommodell die Existenz der Materie nicht zufriedenstellend erklären?
6) Wie unterscheidet sich das Bohrsche Atommodell von dem Atommodell von Rutherford? Was
ermöglicht dieses Modell, das bei Rutherford ungeklärt blieb?
7) Beim Problem Teilchen im Kasten sind die unten dargestellten Lösungen möglich.
a) Welches Phänomen ist dafür zuständig?
b) Ist dieses Phänomen einer Wellen- oder einer Teilcheneigenschaft zuzuordnen (klassisch)?
c) Geben Sie einen allgemeinen Gesetz zur möglichen Lösungen an.
d) Zeichnen Sie eine Welle, die für dieses System keine Lösung entspricht.
e) Sobald dieses System isoliert bleibt, bleibt auch eine Welle so stehend. Da wir es auf eine
unendliche Zeit extrapolieren können, haben wir es eine Zeitunabhängige Lösung. In so einem
System können wir die genaue Energie der Wellen bestimmen. Warum nicht sonst?
8) Nach dem bohrschen Modell werden die Quantenzustände des Wasserstoffatoms mit folgender
Energie beschrieben: E=-2,18x10-18 n-2 J, wo n die Quantenzahl (n=1, 2, 3 …) bezeichnet. Unten
abgebildet ist das Emissionsspektrum vom Wasserstoffatom. Die Signalen entstehen aus Übergänge
des Elektrons von höheren Bahnen auf die Bahn n=2. Welche Übergänge werden genau dort
dargestellt? Belegen Sie Ihr Antwort mit der genauen Rechnung.
AW:
rot: Übergang n=3 auf n=2
grün: Übergang n=4 auf n=2
blau: Übergang n=5 auf n=2
violett: Übergang n=6 auf n=2
9) Warum sieht das Bohrsche Modell negative Energien für das Wasserstoffatom vorher?
10) Wie ist der Beitrag von de Broglie auf das bohrsche Modell zu übertragen? Zeichnen Sie ein
entsprechendes Atom mit den drei ersten Bahnen und die Wellenamplitude der Elektronen.
11) Geben Sie die Reihenfolge der Schritte an, die für die Lösung der elektronischen Struktur des
Wasserstoffatoms nach dem Schrödinger-Gleichung notwendig sind:
(
) Umwandlung kartesische Koordinaten → Polarkoordinaten
(
) Erhalten der Orbitalfunktionen
(
) Aufstellung der Randbedingungen (Energie=kinetisch+potenzial)
(
) Umschreiben des Problems zwecks Anwendung der Kugelfläschenfunktionen
12) Was ist die große Limitation der Schrödinger-Lösung?
13) Stellen Sie konzeptuell die Elektronendichteverteilung beim Bohrschen und beim SchrödingerModell graphisch dar (Elektronendichte versus Radius). Nehmen Sie dafür ein übliches s-Orbital
der Schrödinger-Lösung. Welches entspricht der Unschärferelation?
14) Wie lässt sich das Pauli-Prinzip verkunden?
15) Wie lässt sich die Hundsche Regel verkunden? Bei welcher Art von Orbitalen gilt sie?
16) Zeichnen Sie eine reisende Lichtwelle (elektrisches u./o. magnetisches Feld) und erklären Sie
die Bedeutung von Phase in dieser Welle. Zeichnen Sie p Orbitale und zeigen Sie ihre die Phasen.
Können Atomorbitale mit unterschiedlichen Phasen ein bindendes Molekülorbital bilden?
17)
Welche der u.a. Orbitale sind der Typ s, p, d, oder f?
18) Machen Sie die elektronische Konfiguration von:
a) 79Br und 81Br
b) 16S
c) 20Ca2+
d) O2e) Cs1+
19) Welche von den in Aufg. 14 angegebenen Atome/Ionen sind paramagnetisch, welche sind
diamagnetisch?
PS: Korrekturen, Anregungen, Vorschläge einfach bei mir melden. Viel Spaß!