Quantenzahlen, Elektronenverteilung und Orbitale?
Hallo,
bis vor 2 Tagen dachte ich, dass ich alles wüsste, was ich wissen müsste, dem ist offenbar nicht so.
Ich dachte bis jetzt, dass sich Elektronen auf Bahnen( mit bestimmten Energiezuständen) um einen Kern bewegen, dem ist ja offenbar nicht ganz so.
Es geht mir jetzt speziell um die Quantenzahlen, die ein Elektron genau beschreiben, da gibt es ja mehrere davon, die voneinander abhängig sind.
Hauptquantenzahl(n) = nur ganze positive Zahlen (das scheinen so was wie die alten Schalen zu seien) Nebenquantenzahl(l)= n-1 (was sagt das jetzt zum Beispiel über die Lage eines Elektrons aus?) Orientierungsquantenzahl....da verstehe ich nicht mal wie man die herleiten soll, die scheint in Abhängigkeit zur Nebenquantenzahl zu stehen, aber was die jetzt genau aussagt weiß ich auch nicht und dann noch die Spinzahl, die nur die werte +1/2 und -1/2 annehmen kann (wozu die gut ist weiß ich auch nicht)
Und damit endgültig alle Klarheiten beseitigt sind, steht in dem Skript von unserem Prof noch eine Tabelle bei der ich nur noch Bahnhof verstehe
___ n l
0 ___ s
1 K p
2 L d
3 M f
(das Schreiben von Tabelle ist bei gf.net so dämlich, darum kann das ein bisschen verhunackelt aussehen)
Kann mir jemand bitte auf die Sprünge helfen?
Vielen Dank
4 Antworten
Nun ja, die Quantenzahlen und deren Wertebereiche sind zwar mathematisch präzise, aber wenig anschaulich.
Ich denke eher bildhaft in diesem Bereich und kann mir die Zahlen jederzeit herleiten, wenn's nötig ist.
Daher gebe ich dir hier mal meine "Übersetzungsmatrix":
- Die Hauptquantenzahl entspricht der Schale, 1, 2, 3, 4, ...
- Die Nebenquanten der Form, s, p, d, f, ...
- Die Magnetquantenzahl entspricht der Orienterung, also px, py, pz bzw. dxy, dxz,dyz, dx²y², dz² - welche Orientierung welcher Magnetquantenzahl entspricht, übersetze ich nicht, ich denke da in Koordinaten
- Die Spinquantenzahl passt da nicht so ganz, interessant ist ja auch nur, ob ungepaarte Elektronen vorhanden sind, oder unter welchen Bedingungen sie sich paaren - also Hundt'sche Regel und High-/Lowspinkomplexe etc.
Dann musst du noch wissen, welche/wieviele Orbitale es gibt:
- Schale - 1 s-Orbital
- Schale - 1s und 3 p-Orbitale
- Schale - 1s, 3 p- und 5 d-Orbitale
- Schale - 1s, 3 p-, 5 d- und 7 f-Orbitale
- Schale - 1s, 3 p-, 5 d-, 7 f- und 9 g-Orbitale
Nun ja, da ist wird das theoretische Vorhandensein schon uninteressant
Das ist ja auch nichts, was man mal eben in 3 Minuten versteht.
Die Begriffe s-, p- und d-Orbital werden dir jedenfalls noch häufig begegnen.
ich versteh jetzt auch nach längerem Nachlesen noch nicht, warum man in der ersten Schale überhaupt eine Nebenquantenzahl einbringt, denn schließlich ergibt ja 1-1=0 und warum man in der 2. Schale gleich 4 Orbitale hat, denn schließlich ist 2-1=1
Weil die Anzahl sich aus den Möglichkeiten der Magnetquantenzahl ergibt.
Es bleibt bei meinem Rat, gerade wo ich gelesen habe, dass du Biologe bist:
Schau dir die Formen an, und merke sie dir.
Zusätzlich noch, welche Orbitale es in welcher Schale gibt.
Mehr nicht.
Die Quantenzahlen kann man sehr gut nachher verstehen und erklären, wenn man den Sinn dahinter auf anderen Wegen verstanden hat.
Als Biologe wirst du sicher auch ein bisschen über das Gehirn lernen. Ganz praktisch muss man auch mal loslassen, wenn man sich in ein Thema verbissen hat.
Schlaf d'rüber, entspann dich, mach mal Wochenende.
Und Montag schaust du dir mal die Bilder an.
Das Auge lernt mit ;-)
n: Energie des Elektrons. n>=0
l: Betrag des Bahndrehimpulses des Elektrons. 0<=l<=n-1 (also: Drehimpuls ist beschränkt durch die Energie)
m: Bahndrehimpuls in eine ausgewählte Richtung (meist z-Richtung), -l<=m<=l (also: die z-Komponente des Drehimpulses ist betragsmäßig durch den Betrag des Drehimpulses beschränkt.
s: Spin des Elektrons. Hat nichts mit dem Wasserstoffatom zu tun, auch ein freies Elektron hat einen Spin. Entspricht der z-Komponente eines intrinsischen Drehimpulses (wie m im Falle vom Bahndrehimpuls).
Tabelle: Den unterschiedlichen Werten des Bahndrehimpulses l wurden von Chemikern Orbitalnamen zugeordnet. Das l=0 Orbital nennen sie S-Orbital, das l=1 Orbital ist ein P-Orbital, usw. Nichts dahinter, nur eine ältere Namenskonvention, die aber weiterhin benutzt wird.
Ich dachte bis jetzt, dass sich Elektronen auf Bahnen( mit bestimmten
Energiezuständen) um einen Kern bewegen, dem ist ja offenbar nicht ganz so.
Ich hatte dir ja schon auf deine andere Frage gesagt: Das ist ein Modell
Vorteil: Man kann sich was drunter vorstellen. Nachteil: Es kann nicht stimmen (Elektronen müssten ständig beschleunigt werden, wenn sie auf einer Kreisbahn laufen -Zentripetalbeschleunigung- und daher Energie abstrahlen und somit absacken)
Rettung: Man beschreibt die Elektronenkonfiguration über Orbitale. Die veranschaulichen die Aufenthaltswahrscheinlichkeit. Die bekommt man über das Quadrat der (komplxen) Psi Funktion. Diese wiederum ergibt sich aus der Schrödinger-Gleichung.
Viel Vergnügen noch im Studium ;)
danke, werde ich offenbar nur partiell haben....nebenbei, warum gibt man jemanden den Nobelpreis für ein Modell das nicht stimmt?
Das Bohrsche Atommodell hat eben damals vieles erklärt, vor allem die Absorptions-/Emissionsspektren.
Die Frage könnte eher sein, warum es heute noch vorgestellt wird.
In Abwandlung von
https://de.wikipedia.org/wiki/Biogenetische_Grundregel
könnte man sagen:
Der Lehrplan rekapituliert die Forschungsgeschichte.
Zumindest auf der Schule kann man nur Dinge vorstellen, die auf Schulniveau verstanden werden können. Man sollte aber immer betonen, dass es ein (eigentlich falsches) Modell ist. Für die Schule finde ich das ganz sinnvoll, denn in der Physik benutzt man oft Modelle, die später modifiziert werden (müssen). Bsp. Lichtstrahl: In der Mittelstufe kann man sicher nicht mit Wellenoptik kommen...
Siehe z. B. https://de.wikipedia.org/wiki/Bohr-sommerfeldsches_Atommodell#Quantenzahlen
Die Nebenquantenzahl (die im Bohr-Sommerfeld-Modell die Elliptizität der Bahn bedeutet) kann man in der Quantenmechanik nicht so einfach übernehmen, hier versagt das Modell. Es bleibt aber die Anzahl der Unterschalen. Die Quantelung des Bahndrehimpulses läuft von 0 bis n-1 (in Einheiten ħ)
"Nun steh ich da, ich armer Thor und bin so klug als wie zuvor" (Goethe/Faust) trotzdem danke