Frage von LauraSaskia, 43

Kann mir jemand den schalenaufbau der atomhülle an einem beispiel erkläre :) :)?

Antwort
von SlowPhil, 15

Kurz nachdem der Neuseeländer Ernest Rutherford 1911 entdeckt hatte, dass der Atomkern nur einen winzigen Teil des Volumens des Gesamt-Atoms einnimmt, stellte man sich Atome ähnlich wie ein Mini-Planetensystem vor.

Dieses Modell hat aber schon von vornherein mehrere Haken:

  • Zum Einen erklärt es natürlich die Gesetzmäßigkeiten der Chemie nicht.
  • Zum Zweiten beeinflussen die Elektronen viel stärker als die Planeten in einem Sonnensystem, im Vergleich zum Einfluss des Kerns.
  • Vor allem aber müsste ein Atom als Hertz'scher Dipol elektromagnetische Strahlung aussenden, wodurch das Elektron in den Kern stürzen müsste. Ähnliches geschieht übrigens mit einander umrundenden Neutronensternen oder Schwarzen Löchern, die durch Abstrahlung von Gravitationswellen einander immer näher kommen und sich schließlich zu einem Schwarzen Loch vereinigen.

Um dem erst mal einen Riegel vorzuschieben, machte Niels Bohr 1913 die ad-hoc-Annahme, die Elektronen könnten sich nur auf Kreisbahnen strahlungsfrei bewegen, auf der der Drehimpuls

L = nħ mit n=1,2,…

betrage.

Dabei behandelte er erst einmal nur das Wasserstoffatom, da es nur ein Elektron enthält. Arnold Sommerfeld verfeinerte das Modell 1917 durch die Annahme elliptischer Bahnen.

Dass es nur ganz bestimmte Bahnen gebe, fiel aber erst mal quasi vom Himmel, bis Louis deBroglie 1924 die Quantisierung der Lichtenergie auf die Elektronen anwandte. Das Elektron ist eine Welle und muss eine stehende Welle auf seiner Bahn bilden.

Schließlich stellte Erwin Schrödinger 1926 eine Wellengleichung für Materiefelder - wie das Elektronenfeld eines ist - auf. Das Modell der Bahn wurde durch ein räumliches Modell ersetzt, das wir unter dem Namen ›Orbitalmodell‹ noch heute kennen.

Entscheidend ist dabei erst einmal nicht, wie diese ausschauen, sondern wodurch sie charakterisiert sind:

  1. Die Hauptquantenzahl n, sie steht für den maximalen (›Bahn‹-)Drehimpuls und das Energieniveau. Die Energie selbst ist natürlich negativ, das Elektron ist ja an den Atomkern gebunden.
  2. Die Nebenquantenzahl l = 0,…, (n–1); sie charakterisiert den Drehimpuls.
  3. Die magnetische Quantenzahl mₗ = –l,…,+l des Bahndrehimpulses, sie charakterisiert die Ausrichtung des Bahndrehimpulses an einer gegebenen Achse.
  4. Die magnetische Quantenzahl mₛ = –½, +½ des Spin (grob gesprochen Eigendrehimpuls des Elektrons, als wäre es ein Kreisel).

Zustände gleichen n, aber unterschiedlichem l, mₗ und mₛ gehören dabei zu einer »Schale«. Bei mehrelektronigen Atomen bedeutet dies jedoch nicht unbedingt ein Energieniveau, da die Wechselwirkung dafür sorgt, dass auch der Drehimpuls magnetisch eine unterschiedliche Energie bewirkt.

Expertenantwort
von musicmaker201, Community-Experte für Chemie, 27

Hier wird das sehr schön erklärt:

https://www.chemiezauber.de/inhalt/basic-1/ein-neues-atommodell-muss-her/das-sch...

Antwort
von Pantom0008, 25

Ich habe dir die Frage schon einmal beantwortet :)

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