Frage von GreenLanternIV, 23

Experiment zu Atomaufbau Chemie-GFS?

Hallo! Ich mache bald meine GFS (Präsentation) in Chemie über Atomaufbau und Zusammenhang mit dem Periodensystem. Nun wäre es schön wenn es dazu auch einen Versuch geben würde. Nur leider sind das ziemlich theoretische Themen und es gibt eigentlich keine Experimente zum Atomaufbau oder? Was denkt ihr? Hoffe um zahlreiche Antworten und Ideen für Experimente. Danke im Vorraus!

Expertenantwort
von DedeM, Community-Experte für Chemie, 15

Moin,

also mir fällt zum Thema Atombau und Experiment spontan vor allem die Flammenfärbung ein: Du nimmst zum Beispiel eine Sprühflasche, füllst sie mit einer geeigneten Salzlösung und sprühst den Nebel aus einer bestimmten Entfernung auf die rauschende Flamme eines Gasbrenners. Die bläuliche Flamme färbt sich dabei. Bist du zu nah oder sprühst du zuviel, kann die Flamme ausgehen. Leg außerdem die Tischplatte mit Zeitungspapier aus, sonst musst du später die versprühte Salzlösung aufwischen.
Der Klassiker geht freilich mit einem Magnesia-Stäbchen. Magnesia-Stäbchen gut ausglühen, dann (noch rotglühend) in ein Salz (oder eine Salzlösung) eintauchen, damit Salz(kristalle) daran haften bleiben und dann ab damit in die rauschende Flamme. Die verfärbt sich gegebenenfalls wieder.
Geeignete Salze sind die von Natrium (gelborange Flammenfärbung), Lithium (leuchtend-rote Flamme, die später oft in Orange übergeht), Kupfer (türkis-grüne Flamme, oft mit grell-weißem Kern)... Schau dich mal unter dem Stichpunkt "Flammenfärbung" um.

Aber was hat das nun mit dem Atombau zu tun? Nun, mit den klassischen Atommodellen nach Leukippos & Demokrit, Dalton oder Thomson kannst du dieses Phänomen überhaupt nicht erklären. Erst aus den Erkenntnissen des Rutherfordschen Streuversuchs bekommt man erste Hinweise, was dabei passieren könnte ("Planetenmodell"). Doch erst Bohrs Atommodell liefert eine überzeugende Erklärung, nämlich die, dass Elektronen, die sich in der Hülle eines Atoms (Kern-Hülle-Modell) in bestimmten Energieniveaus (Abständen, "erlaubte Bahnen"; "Schalenmodell") vom Kern aufhalten durch die Flamme des Gasbrenners eine Energiezufuhr erfahren. Die aufgenommene Wärmeenergie führt dazu, dass sich die Elektronen kurzzeitig in energiereichere Energieniveaus begeben, die weiter entfernt vom Kern liegen (Quantensprung). Doch dieser energiereiche Zustand der Elektronen hält nicht lange an. Wenn die angeregten Elektronen in ihr Ausgangsniveau zurückspringen, geben sie die zuvor aufgenommene Wärmeenergie wieder ab, aber diesmal in Form von Lichtenergie. Diese Abgabe von elektromagnetischer Strahlung (Lichtenergie) verläuft bei manchen Atomen im sichtbaren Bereich des Spektrums. Das hängt damit zusammen, dass die Elektronen Energie nur in bestimmten Mengen aufnehmen oder abgeben können ("erlaubte Bahnen"; Quanten...). Darum kann man dies bei einigen Atomen oder Ionen direkt als Flammenfärbung sehen. Atome (oder Ionen), die die Flamme nicht färben, unterliegen dem gleichen Prinzip, nur dass man ihre abgegebenen Wellenlängen (Energiequanten) eben nicht im sichtbaren Bereich der elektromagnetischen Strahlung hat, sondern in anderen Bereichen. Mit einem Spektrometer kann man aber solche für jedes Atom typischen Spektrallinien sichtbar machen. Dies nutzt man zum Beispiel dazu aus, um bei weit entfernten Himmelskörpern die stoffliche Zusammensetzung zu ermitteln. Somit erlaubt die modellhafte Vorstellung über de Bau der Atome seit dem Bohrschen Schalenmodell eine Deutung des Phänomens der Flammenfärbung...

LG von der Waterkant.

Antwort
von ZeRaT, 23

Experiment zum atomarenaufbau ist sehr schwer. 

Wenn du auf die verschiedenen schalen (k l m n o p) eingehst kannst du zum Beispiel zeigen anhand zum Beispiel der Gruppe der Alkalimetalle das sich die reaktionsfreudigkeit steigert von Lithium zu Francium. Der versuch ist einfach. Wasser in eine bruchsicheres Gefäß, filterpapier drauf legen das es komplett nass ist und ein Stück Lithium drauf. Es wird auf dem feuchten Papier anfangen zu reagieren. Diese Reaktion steigert sich zunehmend. Auf YouTube gibts super Videos dazu. Dann kannst nich anschneiden warum Alkalimetalle so Reaktionsfreudig sind --> da sie nur ein elektron auf der äusersten schale haben und dieses sehr gern abgeben wollen.

Sorry für so viel lesestoff :)

Antwort
von gilgamesch4711, 18

  Gibt es den Klassiker von ===> Herrmann Römpp aus dem Kosmosverlag noch?

   " Chemische Experimente, die gelingen "

   quasi die Widerlegung der Homopathie.

   Auf einer Badewanne mit Wasser schwimmen Kampherteilchen. Jetzt tust du ein paar Tröpfchen Öl in Spiritus verdünnen und tropfst diese Lösung aus einer Bürette in die Wanne. Irgendwann ist die Verdünnung so hoch, dass die Teilchen frei auf der Wasserfläche tanzen können.

   Wenn jetzt genug Tropfen in die Wanne gefallen sind, kleben die Kampherteilchen an dem Ölfilm fest. Wie dick ist dieser Ölfilm?

   Mit der Metode der ===> übergreifenden Differenzen musst du berechnen, wie viel Öl dass in einem Tropfen deiner Bürette drin ist. Also wie viel ml sind ein Tropfen?

   Und wenn du genau die kritische Anzahl getropft hast, dann müssen diese ml , geteilt durch die Quadratmeterzahl der Badewanne, die Dicke einer ein-molekularen Ölschicht ergeben.

   Lies es nach; und probier es aus.

   Römpp enthält noch einen Klassiker, fällt mir grad ein. Du tust Eisenpulver mit Schwefel mischen; das gibt dann so eine einheitlich graue Masse.

   Du könntest das Gemisch aber physikalisch wieder trennen.

   1) Ein Magnet zieht alles Eisen wieder raus.

   2) Mit Schwefelkohlenstoff könntest du den Schwefelanteil heraus lösen.

   Es wäre Reiz voll, wenn du Punkte 1) und 2) durch Nachwägen belegen könntest.

   3) Kippst du Salzsäure über das Gemisch, geht das Eisen unter Wasserstoff-Entwicklung in Lösung; und der Schwefel bleibt zurück.

   In der Hitze eines Bunsenbrenners verbinden sich beide zu FeS ; die Reaktion verläuft exoterm unter Rotglut. Das kannst du vorführen.

  Eisen und Schwefel verbinden sich immer im festen Massenverhältnis 7 : 4 ; die Sorte, die " zu viel " ist, bleibt übrig. Nachwägen.

   Hältst du exakt das Mengenverhältnis 7 : 4 ein, so bildet FeS einen unmagnetischen Stoff, der sich auch nicht mehr in Schwefelkohlenstoff löst.

    Und mit Salzsäure bildet es keinen Wasserstoff, sondern H2S.

Antwort
von gilgamesch4711, 16

  Zu der Antwort von Zierat; hier gelang es mir, Seifert, unseren Feuerzangenlehrer in " oiiigaaanischer Kämmie " , voll auf den Aaasch zu setzen. Er meinte

   " Naddriomm oond Kalium kännt irrr. Aber Ropitiom oond Cässiom habt ir natürlich noch nächt gesähen ... "

   Woher will der wissen, was ich gesehen habe? Und überhaupt diese Anbiederung; noch in den Oberstufenklassen 11 - 13 bestand Seifert darauf, uns zu duzen.

   " Wem das nicht passt, der kann sich ja beschweren. "

    Eindeutig ein Symptom für eine psychische Störung. Ich meldete mich

   " Gestern wurden diese Reaktionen im Telekolleg vorgeführt, allerdings fahrlässig nicht unter dem Abzug. Die ganze Lauge verspritzte explosionsartig über die Labormöbel; die Wanne war hinterher leer.

   die Metalle explodierten übrigens mit der für sie typischen Flammenfärbung; Ordnung muss sein. Cäsium grün und Rubidium Rubin rot - daher ja der Name. "

   " Hastoo auch Frankium gäsäähen? "

   " Herr Seifert; was wollen Sie von mir? Erst gestern haben Sie uns erklärt, zu hedem Zeitpunkt gibt es von diesem Radionuklid nie mehr als sechs Atome auf der Welt. "

   " Hastoo auch Frankium gesäähen? "

   " Herr Seifert; ich rufe Sie zur Ordnung. "

   " Ja oder nein; ja oder nein; ja oder nein !!! ??? "

    " Also - nein "

    " Angäääbrrr !!! "

    Dass Seifert einen massiven Minderwertigkeitskomplex hatte, verriet seine gesamte Unterrichtsgestaltung; jede Stunde geriet zu einer Zaubervorführung, bei welcher er jeweils Ziel sicher den Deppen der Kompanie heraus deutete, auf dessen Kosten sich die Klasse lustig machen würde.

   seifert begibt sich hier auf das Niveau eines Sextaners: kennst du das Musical " Anny get your gun "

    " Knallst du auch laut / Ich knalle lauter

     Ich kann viel lauter / Knallen als du . "

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