Chemie begreifen, Schulbuch

Worum geht es? Was lässt sich beobachten? Überlegungen Das Elektron B4 37 Die Elektronen bilden das Äußere der Atome und lassen sich durch hohe elektrische Spannungen leicht aus Metallen abtrennen und weiter untersuchen. Dabei finden sich Gesetzmäßigkeiten, die in der Alltagswelt völlig unbekannt sind und absurd erscheinen. Das Ziel ist, sich mit den merkwürdigen, jedoch für die Chemie grundlegenden Eigenschaften des Elektrons vertraut zu machen. Robert Bunsen (1811–1899) entdeckte, dass bestimmte Atomsorten die Flamme in charakteristischer Weise färben. Darauf ist auch die Farbenpracht eines Feuerwerks zurückzuführen. Beobachtungen dieser Art zeigen, dass die Elektronenhüllen der verschiedenen Atome ganz bestimmte Lichtsorten aussenden. Beim Doppelspaltexperiment wird ein Strahl von Elektronen durch zwei Öffnungen auf einen Bildschirm gelenkt. Ist ein Spalt verschlossen, verhalten sich die Elektronen wie kleine Gewehr- kugeln (a), (b). Sind beide Spalten geöffnet, erwartet man, dass sich die »Einschläge« der Elektronen addieren (c). Tatsächlich ergibt sich aber ein ganz anderes Muster (d). Dieses paradoxe Verhalten der Elektronen am Doppelspalt zeigt sich auch, wenn sie einzeln losgeschickt werden! Diese Versuchsergebnisse zwingen dazu, sich Elektronen v ö l l i g a n d e r s als gewöhnliche Objekte vorzustellen: 1. Es lässt sich unter keinen Umständen herausfinden, durch welche Öffnung des Doppelspalts sich das Elektron hindurch- bewegt. Was kann daher über die Flugbahn und den Aufenthaltsort eines Elektrons gesagt werden? 2. Woher stammt die Lichtenergie, die die Elektronenhülle bei der Flammenfärbung aussendet? Rotes Licht (verwendet in der Dunkelkammer), blaues Licht und Ultra- violett-Licht liefern unterschiedlich viel Energie. Welche dieser Lichtsorten ist am energiereichsten und welche am energie- ärmsten? Die Elektronenhülle bekommt bei Zusammenstößen mit anderen Atomen alle möglichen Energiemengen angeboten. Sie sendet aber nur ganz bestimmte Lichtsorten aus. Wodurch unterscheiden sich Energie- umwandlungen in der Alltagswelt und in der Nanoworld? 3. Welche grundlegende physikalische Eigenschaft muss für das Elektron noch zutreffen, wenn es beim Durchtritt durch den Doppelspalt zu Abschwächungen und Verstärkungen kommt? Na Sr Ba Cu Doppelspaltexperiment a) nur oberer Spalt geöffnet b) nur unterer Spalt geöffnet c) erwartete Elektronenver- teilung, wenn beide Spalten geöffnet sind d) beobachtete Elektronenver- teilung am Doppelspalt Flammenfärbungen Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv