Chemie begreifen, Schulbuch

Für besonders Interessierte Das Wichtigste B4 38 Hier wird es anschaulicher Die Quanten- oder Wellenmechanik ist eine mathematisch sehr komplizierte und extrem unanschauliche Theorie. Sie kann die besonderen Eigenschaften und das Verhalten der Elektronen richtig voraussagen. Einige Aussagen dieser bewährten Theorie bilden die Grundlage der Chemie. Sie können vereinfacht folgendermaßen formuliert werden: 1. Die Unschärfebeziehung gilt für den Aufenthaltsort und die Bewegungsgröße. Sie besagt, dass das Elektron kein Objekt mit einer bestimmten Flugbahn ist, sondern etwas wolkenartig Verschmiertes, das deshalb nicht in den Atomkern stürzen kann. 2. Die vom Atomkern festgehaltene Elektronenwolke kann nur ganz bestimmte Quanten , das sind Energieportionen, aufnehmen. Diese werden sofort wieder abgegeben – zB als charakteristische Lichtquanten. Alle Farben der Alltagswelt sind durch Lichtquanten aus der Nanoworld verursacht. 3. Die Wellennatur der Elektronen bewirkt, dass sich Elektronenwolken überlagern können und Atome zu Stoffteilchen zusammenschließen. Auf diese Weise wird die gegenseitige Abstoßung der negativ geladenen Elektronenhüllen der Atome überwunden. 1. Elektronen sind etwas Unscharfes, wolkenartig Verschmiertes. Die Stabilität der Elektronenhülle widerspricht den physikalischen Gesetzen der Alltagswelt: Elektronen auf Kreisbahnen verlieren ständig Energie und stürzen in den Atomkern. energiearme Form passende Energieportion Lichtquant Umwandlung in energiereiche Form Rückkehr in den energiearmen Zustand Abstrahlung von Licht 2. Elektronen in der Hülle sind »wählerische« Energieumwandler: Sie können – bildlich gesprochen – zwischen Energiestufen wechseln. Die Höhen der Energie- stufen bestimmen, ob UV-, violettes, blaues, grünes, gelbes, rotes oder Infrarot- Licht (geordnet nach abnehmender Energie) ausgesendet wird. In der Alltagswelt hingegen können beliebige Energiemengen übertragen und umgewandelt werden. In der Alltags- welt gibt es keine Energie- stufen Die experimentellen Ergebnisse bei der Erforschung des Atombaus führten am Beginn des 20. Jahrhunderts zu einem totalen Umbruch in der Physik. Dieser wurde eingeleitet durch das Konzept der Quanten von Max Planck (Nobelpreis 1918). Albert Einstein konnte daraufhin die Abtrennung der Elektronen aus der Atomhülle durch Licht theoretisch erklären (Nobelpreis 1921). Der nächste Schritt war die Formulierung der Unschärfebeziehung von Werner Heisenberg (Nobelpreis 1932). Er entwickelte neben Louis de Broglie (Nobelpreis 1929) und dem Österreicher Erwin Schrödinger (Nobelpreis 1933) auch die mathematischen Gleichungen für die Berechnung von Energiewerten, räumlichen Ausdehnungen und Überlagerungen von Elektronenwolken. Viele Gleichungssysteme können erst heutzutage mithilfe der besten Computer gelöst werden und zeigen die Übereinstimmung von theoretischer und experimenteller Chemie. Erwin Schrödinger (1887–1961) 3. Elektronen können sich wie Wellen überlagern. In der Alltagswelt stoßen sich gleichsinnige Ladungen immer gegenseitig ab. – – Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv