3) Aufbau der Materie

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-Metalle -Grundaufbau Atome (Quantenzahlen, ...) -Welle-Teilchen-Dualismus -PSE (Übergangsmetalle, ...) -Atomare Bindungen
Mary Wonderland
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Question Answer
Aus was besteht Materie (Werkstoff)? Atomen
Metalle (Eigenschaften; 3 Stk.) -Hohe elektr. Leitfähigkeit, nimmt bei steigender Temperatur ab -Gute Wärmeleitfähigkeit -Plastizität und Festigkeit
Halbmetalle (Eigenschaften 2 Stk.) -Kein eindeutiger Metall- oder Nichtmetallcharakter -Elektrische Leitfähigkeit nimmt mit steig. Temp. ZU
Nichtmetalle (Eigenschaften 2 Stk.) -Elektrische Isolatoren -Bei RT oft gasförmig oder flüssig
Grundaufbau Atome: -Woraus besteht der Atomkern? Protonen + Neutronen = Nukleonen
Wie ist das Verhältnis von Anzahl Elektronen zu Anzahl Protonen? Die Anzahl ist gleich>Sorgt für elektrische Neutralität
Orbitalmodell (Def. 2 Stk) -Diffuse Aufenthaltswahrscheinlichkeit des Elektrons -Atom als Wellenfunktion (Bezug auf Heisenbergsche Unschärferelation)
Welle-Teilchen-Dualismus (Def.) Objekt-Eigenschaften von klassischen Wellen und klassische-Teilchen gleichzeitig!
Klassische Wellen (Eigenschaften) -räumliche Verschiebung durch Influenz -Überlagerung von Wellen -Können gleichzeitig an verschiedenen Stellen mit verschiedener Stärke wirken
Klassisches Teilchen (Eigenschaften) -Kann nur AN EINEM ORT anwesend sein -Wirkt nur dort mit seiner gesamten Energie, Ladung, ...
Quantenzahlen/Orbitale (4 Stk) -Hauptquantenzahl n -Nebenquantenzahl l -Magnetquantenzahl m -Spintquantenzahl s
Hauptquantenzahl n n= 1, 2, 3 beschreibt die Schale zu der das Orbital gehört -max. Anzahl Elektronen pro Schale = 2n²
Nebenquantenzahl l l = 0, 1, 2, 3, ...<n (n-1) Kennzeichnet Form des Orbitals
Magnetquantenzahl m m= -l-(l+1), 0, ..., +(l+1)+l Beschreibt die räuml. Ausrichtung des Orbitals zu einem äußeren Magnetfeld
Spintquantenzahl s s= -1/2; +1/2 Berücksichtigt den Einfluss der Eigenrotation der Elektronen
Schalen Atom -K:max. 2 Elektronen nächste Reihe im PSE -L: max. 8 Elektronen nächste Reihe im PSE M: max. 8 Elektronen... N,..., Q
Formel Bahnumfang und Wellenlänge 2πr= n*λ
Besetzungsreihenfolge Schalen
Orbitale (Namen) „sharp“ (s), „principal“ (p), „diffuse“ (d) und „fundamental“ (f).
Äußere Schale Namen Valenzschale
Pauli-Prinzip In einem Atom dürfen keine 2 Elektronen hinsichtlich ihrer vier Quantenzahlen übereinstimmen
PSE: Odrnungszahl/Kernladungszahl Z? Anzahl der Elektronen= Anzahl Protonen
Perioden (PSE) waagerechte Spalten= Anzahl der Schalen
Gruppen (PSE) senktrechte Spalten= Anzahl Valenzelektronen
Valenzelektronen (5 Stk.+2 Eigenschaften allgemein) -Alkalimetalle(1/8) -Erdalkalimetalle (2/8) -Chalkogene (6/8) -Halogene (7/8) -Edelgase (8/8) >Streben nach Edelgaskonfiguration >Atome mit selben Valenzelektronen = ähnliche Eigenschaften
Was passiert in höheren Perioden? Systematik des Aufbaus wird unterbrochen; niedrigere Schale wird bis auf 10 Elektronen aufgestockt
Wenn nun jedes Hauptenergieniveau 2n² Elektronenzustände erlaubt, wieso sind dann auch in den höheren Perioden nur max. 8 Valenzelektronen möglich? Streben nach niedrigesten Energieniveau (Edelgaskonfig.); Streben nach höheren Schale!
Warum steht Helium in der 8. Hauptgruppe? Weil es ein Edelgas ist, zwar nicht 8/8 Valenzelektronen, dafür aber 2/2 (äußere Schale)
In welcher Hauptgruppe steht Wasserstoff und warum? 1. HG: Alkalimetall; (1/2) besetzt
ATOMARE BINDUNGEN: 1) chem. Bindung (primär Bindungen) 3 Stk. Ionenbindung Kovalente Bindung Metallische Bindung
2) Physikalische Bindungen (sekundär Bindungen)2 Stk. Wasserstoffbrückenbindung Van-der-Waals-Wechselwirkungen
Primärbindungen (Ursache) Streben nach dem energetisch günstigsten Zustand (Edelgaskonfiguration)
Sekundärbindung (Ursache) Die Bindung resultiert aus elektrostatischen Anziehungskräften zwischen Atomen bzw Molekülen mit sog. Dipolen (Ladungsschwerpunkten)
Wie entstehen Ionenbindungen+Gitterstruktur +Bsp.? Entsteht zwischen zwei Atomen mit stark unterschiedlichen Elektronegativitäten durch Elektronenübergang
Erklären Sie Elektronenübergang Atom mit geringeren Eleketronegativität gibt ein oder mehrere Elektronen an das elektronegativere Atom ab >Kationen/Anionen entstehen
Ionenbindung (Eigenschaften (4 Stk)+Bsp.) Hoher Schmelzpunkt; hart, spröde; Nichtleiter >HÖCHSTE BINDUNGSKRAFT von den Primärbindungen -Bsp: Salze
Ion (Def./2 Arten) Kationen: + (Elektronenmangel) Anionen: - (Elektronenüberschuss)
Kovalente Bindung/Elektronenpaarbindung (Entstehung) Entsteht durch die gemeinsame Nutzung von Elektronenpaaren, um die Edelgaskonfig. zu erreichen
Kovalente Bindungen (Eigenschaften (2 Stk.)+Bsp.) -Moleküle: permanente Dipole; elektr. Neutral -Nicht- oder Halbleiter -Kann zu Polaritäten führen Bsp.: Wasser
Metallische Bindungen (Entstehung) Entsteht zwischen Metallatomen im Festkörper: Valenzelektronen lösen sich; bilden als frei bewegliche Elektronen das Elektronengas -METALLGITTER entstehen>Streben nach dichtester Atomarer Packung -Grund für gute Duktilität von Metallen
Metallische Bindungen (Eigenschaften) -Grund für gute Duktilität von Metallen -Bildung ist UNGERICHTET und ohne Ladungsschwerpunkt
Wasserstoffbrückenbindung (Entstehung) Polare Wechselwirkung zwischen positivem H-Atom und einem freien Elektronenpaar
Wasserstoffbrückenbindung (Eigenschaften) 3 Stk.+ Bsp. -Hoher Siedepunkt -Zusammenhalt Moleküle -Bsp.: Kohlenhydrate
Van-der-Waals-Bindungen (Entstehung) Dipol-Dipol-Kräfte -Treten bei allen Arten von Atomen, Molekülen und Ionen auf
Van-der-Waals-Bindung (Eigenschaften) 3 Stk.+Bsp. -Schwache Kräfte entstehen -Ständige Änderung des Ladungsschwerpunktes -Ursache für Aggregatzustandsänderung Bsp.: Nur bei geringen Temp. vorkommende Edelgaskristalle
Was bestimmt die jeweilige Bindung? 2 Stk. Die Gitterstruktur und das Verformungsverhalten
Welche Atomare Bindung gehen Wasserstoff und Chlor ein? Kovalente Bindung: Chlorwasserstoffgas
Ab welvher Elektronegativitätsdifferenz spricht man von einer Ionenbindung? EN ca. 1,4
Welche Bindung gehen Magnesium und Sauerstoff ein? Ionenbindung
Edelgaskonfiguration von Eisen
Zu beachten, bei der Edelgaskonfiguration...(3) 1.) Auf jedem Niveau haben nur 2 Elektronen Platz (angegeben mit normaler und umgedrehter 1) 2) 4s wird vor 3d besetzt, obwohl höhere Schale 3)l=0 bis n-1!
Warum gehen Atome interatomare Bindungen ein? Atome mächten Edelgaskonfiguration erreichen, dies gelingt meistens durch Abgabe von Valenzelektronen zusammen mit Bindungen
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