Atommodell-Bohr (1)

1. Atombau Die Welt des ganz Kleinen e. meli 03

2. Vorstellungen über den Bau der Materie • Demokrit denkt sich das Unteilbare, das Atom • Dalton entwirft ein Atommodell • Rutherford formuliert das Kern-Hüllenmodell • Bohr spricht von Elektronenschalen • Kimball postuliert Elektronenwolken • Schrödinger und Heisenberg entdecken Orbitale ... Jedes Modell erklärt auf seine Weise Naturerscheinungen, aber noch niemand hat je ein Atom sehen können! e. meli 03

3. Unsere Ziele: • Wir wollen vor allem mit den Atommodellen von Bohr und Kimball umgehen können. • Mit Hilfe dieser Modelle können wir einfache Bindungen, wie z.B. Wasser, erklären • Wir können einfache Bindungen mit Mol- und mit Strukturformeln darstellen. e. meli 03

4. Gedankenexperimente... Der griechische Philosoph Demokrit überlegte sich: Wenn ich eine Stoffprobe halbiere und dann wieder halbiere und wieder halbiere und so fort, so gelange ich zu einem kleinsten, nicht mehr teilbaren Teilchen. Alle Stoffe müssen aus solchen unteilbaren Atomen bestehen ... und das vor fast 2400 Jahren! e. meli 03

5. John Dalton‘s Entdeckung... • Dalton, John (1766-1844), britischer Chemiker und Physiker, entwickelte die Atomtheorie, auf der die moderne physikalische Wissenschaft beruht. Dalton wurde 1766 in Eaglesfield als Sohn eines Webers geboren. Unterrichterhielt er von seinem Vater. • Dalton stellte sich die Atome als kleinste Kugeln verschiedener Grösse vor. Je nach Atomgewicht gehören diese Kugeln verschiedenen Elementen an. Elemente sind die Grundbaustoffe, aus denen alle Materie besteht: e. meli 03

6. Rutherford dringt ins Innere ein... • Rutherford, Ernest, Lord of Nelson and Cambridge (1871-1937), britischer Physiker, der für seine bahnbrechende Arbeit in der Kernphysik und für seine Theorie zur Atomstruktur den Nobelpreis erhielt. • Anhand von Strahlungsuntersuchungen stellte Rutherford seine Theorie der Atomstruktur auf, in der das Atom erstmalig als dichter Kern mit ihn umkreisenden Elektronen beschriebenwurde. e. meli 03

7. Bohr gliedert die Hülle in Schalen... • Niels Bohr (1885-1962), dänischer Physiker und Nobelpreisträger, lieferte wichtige und grundlegende Beiträge zur Kernphysik sowie zum Verständnis des atomaren Aufbaus. • Nach Bohr umlaufen die Elektronen den Kern in verschieden grossen Bahnen. • Diese nennt er Elektronenschalen und gibt ihnen den Namen K-Schale, L-Schale, M-Schale, N-Schale usw. e. meli 03

8. Neutronen Protonen Atomhülle Atomkern Bohr‘sches Atommodell... elektrisch neutral positiv geladen e. meli 03

9. Neutronen elektrisch neutral Protonen positiv geladen Atomhülle Atomkern Bohr‘sches Atommodell... K-Schale Elektronen negativ geladen L-Schale M-Schale e. meli 03

10. Bohr‘sches Atommodell... Merke dir folgende Begriffe rund um das Atommodell: Atomkern Nukleonen Atomhülle e. meli 03

11. Bohr‘sches Atommodell... • Jede Schale kann nur eine ganz bestimmte, höchste Anzahl Elektronen aufnehmen. • Diese Elektronenzahl lässt sich sehr einfach berechnen: Maximale E-Zahl = 2 * (Schalennummer) 2 e. meli 03

12. Die Elemente unterscheiden sich durch die Masse ihrer Atome.... MZ Massenzahl 27( + ) - Chem. Symbol für Aluminium 13 = 14 OZ Ordnungszahl e. meli 03

13. und jedes Proton.... ... kann genau ein Elektron halten! e. meli 03

14. 13 14 Wir bauen das Modell für Aluminium: ..enthält 27 Nukleonen - ..davon sind 13 Protonen, die je 1 Elektron festhalten 14 Nukleonen sind also Neutronen K-Schale max. 2 e- L-Schale max. 8 e- M-Schale also noch 3 e - Diese Schale heisst auch Valenzschale e. meli 03

15. Edelgaskonfiguration? Na ja... • Atome sind dann „zufrieden“, wenn sie ihre Valenzschale mit 8 Elektronen gefüllt haben. • Dies erreichen sie, indem sie fehlende Elektronen stehlen oder überzählige abgeben. Die Valenzschale von Argon ist mit 8 e- voll! e. meli 03

16. Atome haben das Bestreben, ihre äusserste Schale voll besetzt zu haben:K-Schale: 2 e-L-Schale: 8 e-M- Schale: 8 e- Dies erreichen sie durch Bindungen! Hückel-Regel: 8 wäre schön... SauerstoffatomValenzschale: 6 e- Gemeinsame Benützung von je 2 e - e. meli 03

17. Vom Atom zum Molekül... • Zwei Sauerstoffatome binden sich chemisch zu einem Molekül Sauerstoff. • Beide Atome können so zeitweise 8 Elektronen benützen. • Das Molekül ist der kleinste Teil einer Verbindung! e. meli 03

18. Molformel, was ist das? 1 Atom O + 1 Atom O  1 Molekül O2 O + O  O2 Die tiefgestellte 2 bedeutet, dass das Molekül aus 2 Sauerstoffatomen besteht! MOLFORMEL e. meli 03

19. Beteiligte Stoffe:  ???? K-Schale: 2 e- 2 e - Hückel-Regel: 8 wäre schön... * 2 Molformeln für Sauerstoff- und Kohlendioxidmoleküle Molformel, wie geht das jetzt? Was passiert, wenn du Kohle verbrennst? Also: Für jede Verbrennung (Oxidation) braucht es Sauerstoff. Kohle und Sauerstoff verbrennen zu Kohlendioxid. Kurz: Kohle + Sauerstoff  Kohlendioxid Valenzschale: 4 e- 6 e- Fehlende e- 4 e- 2e- Reaktionsschema: C + O2 CO2 e. meli 03

20. Sauerstoff Sauerstoff Kohlenstoff Wie habe ich mir CO2 nach Bohr vorzustellen? • 1 Atom Kohlenstoff und 2 Atome Sauerstoff bilden zusammen 1 Molekül Kohlendioxid • Kohlenstoff möchte 2 x 2 e- vom Sauerstoff • Sauerstoff möchte je 2 e- vom Kohlenstoff e. meli 03

21. O C O Wie sehen die Bindungen in CO2 vereinfacht aus? • Ein Molekül nach Bohr zu zeichnen gibt recht viel Arbeit! • Wir vereinfachen, indem wir nur noch die Bindungen darstellen (Strukturformel): e. meli 03

22. O C O Bindungen haben einen Namen: • Alle drei sind Atombindungen! e. meli 03

23. Zusammenfassung • Der Chemiker beschäftigt sich in erster Linie mit den Valenzelektronen. • Atommodelle helfen uns, Reaktionen zwischen Stoffen und deren Bindungen zu verstehen. • Dalton und Bohr wurden hier vorgestellt. Wir arbeiten mit Mol- und Strukturformeln und sprechen von folgenden Atombindungen: Einfach-, Doppel- und Dreifachbindungen e. meli 03

24. Das Bohr‘sche Atommodell erklärt nicht alles! Für einfache Moleküle genügt es hinreichend Bindungswinkel werden hingegen nicht berücksichtigt. Im Lernselbst ist eine erweiterte Lerneinheit zum Download bereit. (Rund 800MByte). Sie eignet sich für Interessierte, INL Wahlfachteilnehmer und Gymnasiasten. Sie vereinfacht das neue Modell zur Kurzschreibweise nach Kimball Die Strukturformeln bekommen eine Bindungsrichtung Einschränkung Von E. Meli der MPSO-Berg zur Verfügung gestellt. merci e. meli 03

25. Stoffname Stoff 1 BindungsZ Stoff 1 Stoff 2 BindungsZ Stoff 2 Mol formel Struktur-formel Wasser-stoff-molekül H I H I H2 H-H Sauer-stoff-molekül O II O II O2 O = O Wasser H I O II H2O Kohlen-dioxid C IV O II CO2 O=C=O O Ammo-niak H I N III NH3 N H H H H H Ausblick: Das Wissen um Bohr und Kimball ist wichtig. Mit Hilfe der Ordnungszahlen lassen sich die Bindungszahlen ermitteln und daraus die Strukturformeln der Moleküle: e. meli 03