Bohrsches Atom Modell
Ein Atom besteht aus einem positiv geladenen Kern mit Protonen und Neutronen sowie einer Elektronenhülle. Die Elektronen bewegen sich auf bestimmten, erlaubten Kreisbahnen beziehungsweise Energieniveaus um den Kern. Zwischen den Bahnen dürfen sie sich nicht aufhalten. Durch Energieaufnahme springt ein Elektron auf eine höhere Bahn. Beim Zurückfallen gibt es die Energiedifferenz als Licht beziehungsweise Photon ab. Der Grundzustand ist der energieärmste Zustand. Das Modell erklärt die Linienspektren, beschreibt aber hauptsächlich das Wasserstoffatom gut.
Was sind Protonen
Protonen sind positiv geladene Elementarteilchen im Atomkern. Ihre Anzahl entspricht der Ordnungszahl und bestimmt das Element. Ihre Masse beträgt ungefähr 1 u.
Welche zwei atom Modelle gibt es
Bohr’sches Schalenmodell und Orbitalmodell
Orbital Modell
Beim Orbitalmodell wird nicht von einer festen Bahn, sondern von einem Aufenthaltswahrscheinlichkeitsraum des Elektrons gesprochen.
Dipol
Ein Dipol besitzt eine räumlich getrennte positive und negative Partialladung. Er entsteht bei polaren Bindungen, wenn das Molekül unsymmetrisch aufgebaut ist und sich die Bindungsdipole nicht aufheben.
Polar gebunden + unsymmetrisch = Dipol.
Hybridisierung
Hybridisierung ist die Kombination von N Atomorbitalen unterschiedlicher Energie derselben Schale zu N gleichwertigen Hybridorbitalen. Sie dient als Modell zur Erklärung der Molekülgeometrie und der gleichartigen Bindungen.
Beispiele:
sp → linear, 180°
sp² → trigonal-planar, 120°
sp³ → tetraedrisch, etwa 109,5°
Elektronenkonfiguration von Bor
Bänder Modell
Wenn viele Atome einen Festkörper bilden, spalten sich ihre einzelnen Atomenergieniveaus auf und bilden dicht beieinanderliegende Energiebänder. Das höchste besetzte Band heißt Valenzband, das darüberliegende Band Leitungsband. Dazwischen kann eine verbotene Zone liegen. Elektrischer Strom kann fließen, wenn Elektronen freie Energiezustände erreichen und sich bewegen können. Bei Metallen überlappen Valenz- und Leitungsband oder das Band ist nur teilweise gefüllt: gute Leitfähigkeit. Bei Isolatoren ist die verbotene Zone breit. Bei Halbleitern ist sie klein und kann beispielsweise durch Wärme überwunden werden.
Mega kurz
Metall: Bänder überlappen → leitet
Halbleiter: kleine Bandlücke
Isolator: große Bandlücke
Atombindung
Eine Atombindung beziehungsweise kovalente Bindung entsteht, wenn zwei Atome ein oder mehrere Elektronenpaare gemeinsam nutzen. Durch die gemeinsamen Elektronen erreichen die Atome einen energetisch günstigeren Zustand.
Unpolare Atombindung
Unpolare Atombindung:
Die Bindungselektronen sind annähernd gleichmäßig verteilt, weil beide Atome eine ähnliche Elektronegativität besitzen, zum Beispiel H₂ oder Cl₂.
Polare Atombindung
Polare Atombindung:
Das elektronegativere Atom zieht die Bindungselektronen stärker an. Dadurch entstehen Partialladungen \delta^- und \delta^+, zum Beispiel H–Cl.
Daniell-Element
Das Daniell-Element ist ein galvanisches Element aus einer Zinkelektrode in einer ZnSO₄-Lösung und einer Kupferelektrode in einer CuSO₄-Lösung. Die Halbzellen sind durch eine Salzbrücke beziehungsweise ein Diaphragma verbunden. Zink wird an der Anode oxidiert; Kupferionen werden an der Kathode reduziert. Die Elektronen fließen außen vom Zink zum Kupfer. Chemische Energie wird in elektrische Energie umgewandelt.
Daniell Experiment lange
pH-Wert
Der pH-Wert ist der negative dekadische Logarithmus der Hydroniumionenkonzentration.
pH=-\lg c(H_3O^+)
pH < 7: sauer
pH = 7: neutral
pH > 7: basisch
Bei 25 °C:
pH+pOH=14
Säure-Base-Theorie nach Arrhenius
Prinzip von Le Chatelier
Wird auf ein System im chemischen Gleichgewicht ein Zwang ausgeübt, verschiebt sich das Gleichgewicht so, dass die Wirkung dieses Zwanges vermindert wird.
Konzentration
Edukt hinzufügen → nach rechts
Produkt hinzufügen → nach links
Produkt entfernen → nach rechts
Druck bei Gasreaktionen
Druck erhöhen → Seite mit weniger Gasteilchen
Druck senken → Seite mit mehr Gasteilchen
gleiche Anzahl Gasteilchen → keine Verschiebung
Temperatur
Wärme wie einen Reaktionspartner behandeln:
Exotherm: Wärme ist Produkt Temperatur erhöhen → nach links
Endotherm: Wärme ist Edukt Temperatur erhöhen → nach rechts
Katalysator
Verschiebt das Gleichgewicht nicht; es wird nur schneller erreicht.
Katalysator ( Le Chatelier)
Konzentration Le Chaterlier
Druck bei Gasreaktionen Nach le chatelier
Temperatur Le chatelier
Exotherm
Exotherm: Energie wird an die Umgebung abgegeben; \Delta H<0; Produkte liegen energetisch tiefer.
Endotherm
Endotherm: Energie muss aufgenommen werden; \Delta H>0; Produkte liegen energetisch höher.
Welche chemische Bindung liegt in KCl und Ti vor und wieso?
Bindung in KCl und Ti
KCl
Ionenbindung. Kalium ist ein Metall und gibt ein Elektron ab; Chlor ist ein Nichtmetall und nimmt es auf. Es entstehen K^+ und Cl^-, die sich elektrostatisch anziehen.
Titan
Metallbindung. Positive Atomrümpfe befinden sich in einem Metallgitter; die Valenzelektronen sind delokalisiert und bewegen sich als Elektronengas durch das Gitter.
Das Skript erklärt die Metallbindung als Anziehung zwischen positiven Rümpfen und delokalisiertem Elektronengas.
Hundsche Regel
Hundsche Regel – kurz
Gleichwertige Orbitale werden zuerst einzeln besetzt, bevor Elektronen gepaart werden.
2p: [↑] [↑] [↑]
2p: [↑↓] [↑] [ ] ( Falsch )
Im Bus setzt sich zuerst jeder allein auf einen freien Doppelsitz. Erst wenn alle Sitze belegt sind, setzt sich jemand daneben.
Orbitalmodel lang
Im Orbitalmodell haben Elektronen keine genau bestimmte Bahn.
Ein Orbital ist ein Raumbereich um den Atomkern, in dem sich ein Elektron mit hoher Wahrscheinlichkeit aufhält – wie eine Elektronenwolke. Laut Skript folgt dieses Bild daraus, dass Ort und Impuls eines Elektrons nicht gleichzeitig genau bestimmbar sind.
chemie Skipt .pdf
Wichtig für die Klausur:
Ein Orbital kann maximal 2 Elektronen enthalten.
Diese beiden Elektronen müssen entgegengesetzten Spin haben: ↑↓.
Es gibt verschiedene Orbitaltypen:
s-Orbital: 1 Kästchen → maximal 2 Elektronen
p-Orbitale: 3 Kästchen → maximal 6 Elektronen
d-Orbitale: 5 Kästchen → maximal 10 Elektronen
Elektronen besetzen zuerst die Orbitale mit der niedrigsten Energie.
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