Die Welt des ganz Kleinen Vorstellungen über den Bau der Materie Demokrit denkt sich das Unteilbare, das Atom



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Atombau


Vorstellungen über den Bau der Materie

  • Demokrit denkt sich das Unteilbare, das Atom

  • Dalton entwirft ein Atommodell

  • Rutherford formuliert das Kern-Hüllenmodell

  • Bohr spricht von Elektronenschalen

  • Kimball postuliert Elektronenwolken

  • Schrödinger und Heisenberg entdecken Orbitale ...

  • Jedes Modell erklärt auf seine Weise Naturerscheinungen, aber noch niemand hat je ein Atom sehen können!



Unsere Ziele:

  • Wir wollen vor allem mit den Atommodellen von Bohr und Kimball umgehen können.

  • Mit Hilfe dieser Modelle können wir einfache Bindungen, wie z.B. Wasser, erklären

  • Wir können einfache Bindungen mit Mol- und mit Strukturformeln darstellen.



Gedankenexperimente...

  • Der griechische Philosoph Demokrit überlegte sich:

  • Wenn ich eine Stoffprobe halbiere und dann wieder halbiere und wieder halbiere und so fort, so gelange ich zu einem kleinsten, nicht mehr teilbaren Teilchen. Alle Stoffe müssen aus solchen unteilbaren Atomen bestehen

  • ... und das vor fast 2400 Jahren!



John Dalton‘s Entdeckung...

  • Dalton, John (1766-1844), britischer Chemiker und Physiker, entwickelte die Atomtheorie, auf der die moderne physikalische Wissenschaft beruht. Dalton wurde 1766 in Eaglesfield als Sohn eines Webers geboren. Unterricht erhielt er von seinem Vater.

  • Dalton stellte sich die Atome als kleinste Kugeln verschiedener Grösse vor. Je nach Atomgewicht gehören diese Kugeln verschiedenen Elementen an. Elemente sind die Grundbaustoffe, aus denen alle Materie besteht:



Rutherford dringt ins Innere ein...

  • Rutherford, Ernest, Lord of Nelson and Cambridge (1871-1937), britischer Physiker, der für seine bahnbrechende Arbeit in der Kernphysik und für seine Theorie zur Atomstruktur den Nobelpreis erhielt.

  • Anhand von Strahlungsuntersuchungen stellte Rutherford seine Theorie der Atomstruktur auf, in der das Atom erstmalig als dichter Kern mit ihn umkreisenden Elektronen beschrieben wurde.



Bohr gliedert die Hülle in Schalen...

  • Niels Bohr (1885-1962), dänischer Physiker und Nobelpreisträger, lieferte wichtige und grundlegende Beiträge zur Kernphysik sowie zum Verständnis des atomaren Aufbaus.

  • Nach Bohr umlaufen die Elektronen den Kern in verschieden grossen Bahnen.

  • Diese nennt er Elektronenschalen und gibt ihnen den Namen K-Schale, L-Schale, M-Schale, N-Schale usw.



Bohr‘sches Atommodell...



Bohr‘sches Atommodell...



Bohr‘sches Atommodell...



Bohr‘sches Atommodell...

  • Jede Schale kann nur eine ganz bestimmte, höchste Anzahl Elektronen aufnehmen.

  • Diese Elektronenzahl lässt sich sehr einfach berechnen:



Die Elemente unterscheiden sich durch die Masse ihrer Atome....



und jedes Proton....



Wir bauen das Modell für Aluminium:



Edelgaskonfiguration? Na ja...

  • Atome sind dann „zufrieden“, wenn sie ihre Valenzschale mit 8 Elektronen gefüllt haben.

  • Dies erreichen sie, indem sie fehlende Elektronen stehlen oder überzählige abgeben.



Hückel-Regel: 8 wäre schön...

  • Atome haben das Bestreben, ihre äusserste Schale voll besetzt zu haben: K-Schale: 2 e- L-Schale: 8 e- M- Schale: 8 e-

  • Dies erreichen sie durch Bindungen!



Vom Atom zum Molekül...

  • Zwei Sauerstoffatome binden sich chemisch zu einem Molekül Sauerstoff.

  • Beide Atome können so zeitweise 8 Elektronen benützen.

  • Das Molekül ist der kleinste Teil einer Verbindung!



Molformel, was ist das?



Molformel, wie geht das jetzt?



Wie habe ich mir CO2 nach Bohr vorzustellen?

  • 1 Atom Kohlenstoff und 2 Atome Sauerstoff bilden zusammen 1 Molekül Kohlendioxid

  • Kohlenstoff möchte 2 x 2 e- vom Sauerstoff

  • Sauerstoff möchte je 2 e- vom Kohlenstoff



Wie sehen die Bindungen in CO2 vereinfacht aus?

  • Ein Molekül nach Bohr zu zeichnen gibt recht viel Arbeit!

  • Wir vereinfachen, indem wir nur noch die Bindungen darstellen (Strukturformel):



Bindungen haben einen Namen:



Zusammenfassung

  • Der Chemiker beschäftigt sich in erster Linie mit den Valenzelektronen.

  • Atommodelle helfen uns, Reaktionen zwischen Stoffen und deren Bindungen zu verstehen.

  • Dalton und Bohr wurden hier vorgestellt. Wir arbeiten mit Mol- und Strukturformeln und sprechen von folgenden Atombindungen: Einfach-, Doppel- und Dreifachbindungen



Einschränkung

  • Das Bohr‘sche Atommodell erklärt nicht alles!

  • Für einfache Moleküle genügt es hinreichend

  • Bindungswinkel werden hingegen nicht berücksichtigt.



Ausblick:



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