Atommodelle in der Chemie

Funktion eines Modells 

• Vereinfachung des komplexen Vorgehens
• Erklärung bestimmter Erscheinungen
• Werden bei Neuentdeckungen oft ergänzt oder verändert werden

Aussage eines Modells

• Aufbau
• Eigenschaft
• Vorkommen 

1. Das Daltonmodell

• Erhaltung der Masse -> Atome eines Elements haben die selbe Masse. Atome unterschiedlicher Elemente haben verschiedene Massen
• Die kleinsten Teile eines Elements nennt man Atome
• Atome können weder künstlich vernichtet noch erzeugt werden
• Bei einer Neugruppierung gibt es bestimmte Anzahlverhältnisse

Nachteile

• Mann weiss nichts über Energieumsatz(Wie viel Energie muss freigesetzt werden, damit zwei Stoffe miteinander reagieren?) und Verknüpfung (Wie sind die Elemente im neuen Stoff miteinander Verknüpft?).

Columb-Kräfte bzw. elektrostatische Kraft

• Wirkt zwischen zwei elektrisch geladenen Körpern -> gleichgeladene stossen sich ab, ungleichgeladene ziehen sich an
• Nicht zu verwechseln mit den Wechselwirkungen zwischen zwei Magneten!
• Negative Ladungsträger nennt man Elektronen(diese werden beim Eintreten dieser Kraft übertragen)
• Elektronenüberschuss führt zu negativer Aufladung, Elektronenmangel zu positiver Aufladung
  Beispiel: Kunstfolie und Papier werden aneinander gerieben ->Elektronen werden vom Papier auf die Folie übertragen-> Folie: negativ geladen, Papier positiv geladen -> Gegenseitige Anziehungskraft
• Da die Ladung eines Atoms die kleinst bekannte ist, wird sie als Elementarladung bezeichnet

Ionen

• Ionen sind geladene Atome, die positiv (Kationen) oder negativ (Anionen) sein können. Atome sind nicht geladen!
• Radioaktivität
• Mittels Radioaktivität konnte man beweisen, dass Atome teilbar sind
• Die Radioaktivität ist die Eigenschaft vieler Atomkerne zu zerfallen. Dabei entstehen neue Stoffe und Strahlen werden ausgesandt.
• Radioaktive Strahlung besteht aus drei verschiedenen Anteilen:
  • Alpha: besteht aus Teilchen (Heliumatomkerne) und hat nur eine geringe Durchlassungsfähigkeit(kommt nicht einmal durch ein Blatt Papier)
  • Beta: besteh aus Elektronen und hat eine mittlere Durchlassungsfähigkeit (kann durch Aluminium abgeschirmt werden)
  • Gamma: ist aus elektromagnetischen Strahlen und hat eine hohe Durchlassungsfähigkeit(kann mit Hilfe von Blei abgeschirmt werden)

2. Das Rutherford-Modell

• Atome bestehen aus deutlich unterscheidbaren räumlichen Bereichen
• Ein Grossteil des Atoms ist leer -> Hülle
• Fast die gesamte Masse ist auf den kleinsten Raum konzentriert -> Kern
• Der Kern besteht aus Protonen und Neutronen, die Hülle aus Elektronen
• Elektronen sind in ständiger Bewegung -> stürzen nicht gegen Kern

Die Elementarteilchen

• Sind die kleinstmöglichen Träger der Ladung (Protonen und Neutronen)

Der Streuversuch von Rutherford 

• Ende des 19. Jahrhunderts: Entdeckung der Radioaktivität durch ein wichtiges Experiment von A.H Becquerel
• In einen Block Blei legte er ein Stück Radium (radioaktives Präparat), welches durch ein Loch im Bleiklotz nur durch eine Richtung strahlen kann. Nachdem der Strahl durch eine Lochblende geht, trifft er auf ein Hindernis in Form einer hauchdünnen Goldfolie. Um das Ganze Konstrukt machte er einen Zinksulfidschirm, der die Strahlen sichtbar machen soll. 
  -> Die meisten Strahlen gingen hindurch, wenige, die knapp am Kern vorbeigingen wurden abgelenkt und äusserst wenige, die genau auf den Kern trafen wurden reflektiert.

Wichtig:

• Isotope sind gleichartige Atome, die sich in der Anzahl Neutronen unterscheiden
• Elektronen die weit vom Kern entfernt sind können das Atom verlassen -> Bildung von Ionen
• Protonen und Neutronen nennt man zusammen Nukleonen
• Massenzahl: Summe der Anzahl Protonen und Neutronen
• Ordnungszahl: Zahl der Protonen (auch Kernladungszahl)
• Die meisten Atome kommen in der Natur als Isotope vor
• Atommasse im Periodensystem ist die durchschnittliche Masse alles Isotope, deswegen nicht ganzzahlig

3. Das Schalenmodell oder Bohrsche Atommodell

• Elektronen können nur auf bestimmten Schalen oder Bahnen kreisen. Diese Schalen entsprechen genau definierten Energieniveaus für die Elektronen
• Es gibt Maximum sieben Elektronenschalen, die man von 1-7 nummeriert oder mit Buchstaben con K–Q bezeichnet
• Jede Schale kann eine bestimmte Anzahl Elektronen aufnehmen: 2n (wobei n die Zahl der Schale ist, bspw. 1. Schale: n=1) So viele Elektronen hätten maximal in einer Schale Platz, diese muss allerdings nicht ganz gefüllt sein.

Da jede Schale eine Bestimmte Energie besitzt, können sie durch Energiezufuhr Elektronen untereinander austauschen.

• Die Elektronen des Atoms sind von immenser Relevanz, da die Hülle des Atoms der Umgebung am meisten ausgesetzt ist, und die Elektronen somit das Verhalten eines Atoms bestimmen.

Atombau und Periodensystem

• Alle Elemente in der ersten Periode haben nur eine Schale. Alle in der zweiten P haben zwei Schalen etcetera
• Alle Elemente in der ersten Gruppe haben in der äussersten Schale nur ein Elektron. Alle Elemente der zweiten Gruppe haben in der äussersten Schale zwei Elektronen...etcetera
• Die Aussenschale des Atoms heisst Valenzschale und die sich darin befindenden Elektronen folglich Valenzelektronen
• Der Atomrumpf besteht aus dem Atomkern mitsamt der Hülle bis auf die letzte Schale. Dieser ist aufgrund der Protonenüberzahl immer positiv geladen.
• Die Lewis-Schreibweise zeigt, wie viele Valenzelektronen ein Atomrumpf hat. Bsp.: Natrium hat 1 Valenzelektron-> Na° etcetera
  (Aus zwei Punkten dürfte man einen Strich machen)

Atomradien

•  Je mehr Elektronen ein Atom hat, desto grösser ist es  In den Gruppen nimmt die Grösse von oben nach unten zu.
• Innerhalb der Periode kommt von links nach rechts je ein Elektron und ein Proton dazu Die Atome werden kompakter (Die Anziehungskraft wirkt stärker auf die Elektronen) und folglich kleiner.

Ionenradien

•  Die positiv geladenen Atome besitzen immer eine Schale weniger als das ursprüngliche Atom. D.h. die Ionen sind kleiner als das Atom
• Die negativ geladenen Ionen enthalten mehr Elektronen als die ursprünglichen Atome und sind folglich grösser.

Ionisierungsenergien

•  Die Energie, welche erforlderlich ist um Elektronen zu entfernen nennt sich Ionisierungsenergie. Je grösser der Abstand eines Elektrons vom Atomkern ist, desto grösser ist sie. Die erste Ionisierungsenergie bezieht sich auf das erste Elektron, die 2. auf das nächste etcetera.
• In einer Periode nimmt die Ionisierungsenergie von links nach rechts zu, da die Atome kleiner werden und die Kernladung zunimmt, ist es schwieriger ein Elektron wegzunehmen
• Innerhalb einer Gruppe nimmt die Ionisierungsenergie nach unten ab, da die Entfernung des Elektrons vom Kern immer mehr zunimmt.

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