Big Bang HTL 2, Schulbuch

Bereich Grundlagen der Chemie (II. Jahrgang, 3. Semester) 33 Die Teilchen 2 3. Hund’sche Regel: Orbitale auf gleichem Energieniveau werden zunächst einfach besetzt, erst wenn alle einfach besetzt sind, erfolgt die Besetzung mit dem zweiten Elektron. Am besten erarbeitet man sich diese Regeln an konkreten Beispielen. Wir arbeiten die ersten Elemente des Perioden- systems einfach durch. Und wir beginnen beim einfachsten aller Atome, dem Wasserstoffatom. Dieses besitzt 1 Elektron, wo soll es wohnen? Anwendung von Regel 1, natürlich in energieärmsten Orbital, das ist das 1 s-Orbital. Um zu symbolisieren, mit wie vielen Elektronen ein Orbital jeweils gefüllt ist, verwendet man Hochzahlen. Man schreibt die Elektronenkonfiguration (Elektronen­ anordnung) von Wasserstoff so an: H: 1 s 1 Für das erste Elektron zeichnet man einen Pfeil in das 1 s Orbital. Die Elektronenkonfiguration für Helium (2 Elektronen) sieht dann folgendermaßen aus: In das 1 s Orbital kommt das zweite Elektron, diesmal mit einem Pfeil nach unten, um den gegensätzlichen Spin anzudeuten. He: 1 s 2 Bei Lithium wird für das dritte Elektron das nächst „höhere“ Orbital, das 2 s Orbital benutzt. Lithium: 1 s 2 2 s 1 Beryllium 1 s 2 2 s 2 Ab dem Element Bor werden nun erstmals p-Orbitale ge- füllt. Achtung, die drei p-Orbitale befinden sich auf dem gleichen Energieniveau, Regel 3 kommt zur Anwendung! Bor: 1 s 2 2 s 2 2p 1 2p 2 s 1 s 2p 2 s 1 s 2p 2 s 1 s 2p 2 s 1 s 2p 2 s 1 s Kohlenstoff: 1 s 2 2 s 2 2p 2 Stickstoff: 1 s 2 2 s 2 2p 3 Sicher sind die Elektronenkonfigurationen von Sauerstoff und Fluor kein Problem, daher weiter zum Neon. Neon: 1 s 2 2 s 2 2p 6 Das Neon beschließt die 2. Periode. Es ist ein Edelgas, und wie alle anderen Edelgase besitzt es die typische Elektro- nenkonfiguration s 2 p 6 in der äußersten Schale. Immer wenn eine neue Zeile im PSE begonnen wird, dann fängt man wieder mit einem neuen s-Orbital an. Wenn man sich das Anschreiben der darunterliegenden Schalen sparen will, kann man einfach das Symbol des Edelgases (letztes in der Reihe) in eine eckige Klammer setzen und schreibt immer nur die Elektronenkonfiguration der aktuellen äußersten Schale an. Beispiel für Na entweder 1 s 2 2 s 2 2p 6 3 s 1 oder [Ne] 3 s 1 So kann man für jedes einzelne Atom im Periodensystem die genaue Verteilung der Elektronen ( Elektronenkonfigu- ration ) in der Hülle angeben! 2p 2 s 1 s 2p 2 s 1 s 2p 2 s 1 s Wellenmechanisches Atommodell: Erläutere die große Schwachstelle des Rutherford- schen Atommodells. Wie umging Niels Bohr dieses Problem? L Diskutiere die gegensätzlichen Eigenschaften von Elektronen, die zur Entwicklung des Welle-Teilchen- Dualismus geführt haben. L Gib an, welche Elektronenkonfigurationen richtig sind und welche nicht. Korrigiere die falschen unter Erklärung der zugrunde liegenden Besetzungsregeln. a) 1 s 2 s 2p b) 1 s 2 s 2p c) 1 s 2 s 2p L 2.6.2 F39 A1 F40 A1 F41 A2 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv