3.2 Schalen und orbitale
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3.2 Schalen und orbitale

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Questions and Answers

Welche Orbitalform folgt nach den s-Orbitalen im Elektronenkonfigurationsprozess?

  • f-Orbital
  • p-Orbital (correct)
  • g-Orbital
  • d-Orbital
  • Wie viele Raumrichtungen gibt es für das p-Orbital?

  • 2
  • 5
  • 3 (correct)
  • 4
  • Welches der folgenden Orbitale hat fünf Raumrichtungen und kann jeweils 2 Elektronen aufnehmen?

  • g-Orbital
  • d-Orbital (correct)
  • s-Orbital
  • p-Orbital
  • Was gilt für jedes Elektron in Bezug auf seine Beschreibung?

    <p>Es kann mit 4 quantenmechanischen Zahlen beschrieben werden.</p> Signup and view all the answers

    Welches Orbital hat nicht in der gegebenen Abbildung dargestellt?

    <p>f-Orbital</p> Signup and view all the answers

    Was ist die Form des p-Orbitals?

    <p>hantelförmig</p> Signup and view all the answers

    Welche der folgenden Aussagen über s-Orbitale ist korrekt?

    <p>s-Orbitale sind immer kugelförmig.</p> Signup and view all the answers

    Wie viele Elektronen können insgesamt in einem d-Orbital untergebracht werden?

    <p>10</p> Signup and view all the answers

    Was beschreibt die Elektronenkonfiguration eines Elements?

    <p>Die Anordnung der Elektronen auf verschiedenen Orbitalen.</p> Signup and view all the answers

    Welches Orbital wird als erstes in der Elektronenkonfiguration gefüllt?

    <p>s-Orbital</p> Signup and view all the answers

    Welche der folgenden Aussagen ist bezüglich der Orbitalbeschreibungen korrekt?

    <p>s-Orbitale haben eine kugelförmige Form.</p> Signup and view all the answers

    Wie viele Elektronen können maximal in einem s-Orbital Platz finden?

    <p>2</p> Signup and view all the answers

    Was kennzeichnet die Perioden im Periodensystem der Elemente?

    <p>Die Anzahl der Elektronenschalen um den Atomkern.</p> Signup and view all the answers

    Welche Aussage trifft nicht auf das Quantenmodell von Elektronen zu?

    <p>Elektronen bewegen sich in fest definierten Bahnen.</p> Signup and view all the answers

    Wie wird die Anzahl der Elektronen in der Orbitalnotierung dargestellt?

    <p>Durch hochgestellte Zahlen.</p> Signup and view all the answers

    Welches Element hat die Elektronenkonfiguration 1s2 2s1?

    <p>Lithium (Li)</p> Signup and view all the answers

    Welches ist die korrekte Definition der Hauptquantenzahl n?

    <p>Sie beschreibt das Energie-Niveau eines Orbitals.</p> Signup and view all the answers

    Welche Aussage über die Nebenquantenzahl l ist falsch?

    <p>Sie beschreibt die Energie eines Orbitals.</p> Signup and view all the answers

    Was beschreibt die Magnetquantenzahl m?

    <p>Die räumliche Orientierung des Orbitals.</p> Signup and view all the answers

    Welche der folgenden Bezeichnungen entspricht der Hauptquantenzahl n=3?

    <p>M</p> Signup and view all the answers

    Wie viele Orbitale können maximal in der L-Schale (n=2) vorhanden sein?

    <p>4</p> Signup and view all the answers

    Welcher Wert ist ein möglicher Wert für die Spinquantenzahl s?

    <p>+1/2</p> Signup and view all the answers

    Wie viele unterschiedliche Werte kann die Magnetquantenzahl m für ein d-Orbital (l=2) annehmen?

    <p>5</p> Signup and view all the answers

    Welche Eigenschaft beschreibt die Spinquantenzahl in Bezug auf Elektronen?

    <p>Sie beschreibt den Eigendrehimpuls des Elektrons.</p> Signup and view all the answers

    Welche Orbitalreihe folgt nach dem 3p-Orbital?

    <p>4s</p> Signup and view all the answers

    Was besagt die Hund'sche Regel bezüglich der Elektronenkonfiguration?

    <p>Einzelne Elektronen müssen zuerst in jedes Orbital eingehen, bevor sie gepaart werden.</p> Signup and view all the answers

    In welcher Reihenfolge werden die Orbitale in einem aufsteigenden Energieniveau aufgefüllt?

    <p>1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s</p> Signup and view all the answers

    Welches Orbital folgt direkt auf das 5s-Orbital in der Auffüllungsreihenfolge?

    <p>4d</p> Signup and view all the answers

    Welches Orbital hat die höchste Energie unter den erwähnten Orbitalen?

    <p>5f</p> Signup and view all the answers

    Bevor welches Orbital während der Auffüllung 4p gefüllt wird?

    <p>3d</p> Signup and view all the answers

    Welches der folgenden Orbitale ist das erste Orbital der 3. Periode?

    <p>3s</p> Signup and view all the answers

    Wie lautet die korrekte Beschreibung des Auffüllens der Orbitale in der 6. Periode?

    <p>6s, 4f, 5d, 6p</p> Signup and view all the answers

    Study Notes

    Elektronenkonfiguration

    • Elektronen befinden sich in der Kernhülle in Schalen.
    • Elektronen bewegen sich nicht auf festen Bahnen, sondern in einem dreidimensionalen Raum mit Aufenthaltswahrscheinlichkeiten.
    • Diese Bereiche werden Orbitale genannt.
    • Höhere Perioden im Periodensystem besitzen mehr Orbitaltypen, da diese Elemente mehr Elektronen besitzen.
    • Jedes Orbital kann nur zwei Elektronen mit unterschiedlichem Spin aufnehmen.
    • Das erste Orbital heißt s-Orbital und ist kugelförmig.
    • Alkalimetalle und Erdalkalimetalle im Periodensystem besitzen in jeder Schale ein s-Orbital.
    • Helium ist eine Ausnahme, da es nur zwei Valenzelektronen hat, anstatt acht.
    • Die Elektronenkonfiguration beschreibt, wie die Elektronen eines Elements auf seine Orbitale verteilt sind.
    • Die erste Zahl in der Elektronenkonfiguration beschreibt die Ordnung des Orbitals, die dem Periodensystem entspricht.
    • Der Buchstabe gibt die Form des Orbitals an.
    • Die hochgestellte Zahl zeigt die Anzahl der Elektronen im Orbital an.
    • Beispiel:
      • Wasserstoff (H): 1s¹ - Ein Elektron im ersten s-Orbital
      • Helium (He): 1s² - Zwei Elektronen im ersten s-Orbital
      • Lithium (Li): 1s² 2s¹ - Zwei Elektronen im ersten s-Orbital und ein Elektron im zweiten s-Orbital
      • Beryllium (Be): 1s² 2s² - Zwei Elektronen im ersten s-Orbital und zwei Elektronen im zweiten s-Orbital

    Abkürzung der Elektronenkonfiguration

    • Die Schreibweise der Elektronenkonfiguration kann bei Elementen mit mehreren Elektronen sehr lang werden.
    • Daher wird die Elektronenkonfiguration des vorherigen Edelgases in eckigen Klammern angegeben, gefolgt von der letzten Orbitalangabe des Elements.
    • Beispiel: Beryllium liegt in der zweiten Periode des Periodensystems und hat zwei Außenelektronen. Helium ist das vorherige Edelgas.
    • Die Elektronenkonfiguration von Beryllium kann als [He] 2s² geschrieben werden.

    p-Orbitale

    • Ab Bor kommen p-Orbitale hinzu.
    • Das p-Orbital ist hantelförmig und existiert in drei Raumrichtungen (x, y, z).
    • Die p-Orbitale werden mit px, py und pz bezeichnet.

    d-Orbitale und f-Orbitale

    • Nach den p-Orbitalen folgen d-Orbitale mit fünf Raumrichtungen und je zwei Elektronen.
    • Anschliessend kommen f-Orbitale, die nicht im Diagramm dargestellt sind.

    Quantenzahlen

    • Jedes Elektron kann mit vier verschiedenen Quantenzahlen eindeutig beschrieben werden.
    • Die Quantenzahlen beschreiben die Energie, Form, räumliche Orientierung und den Spin eines Elektrons.
    • Zwei Elektronen dürfen niemals die gleichen vier Quantenzahlen besitzen (Pauli-Prinzip).

    Hauptquantenzahl (n)

    • Die Hauptquantenzahl beschreibt das Energieniveau eines Orbitals. Sie entspricht der Schale (Periode) des Elektrons.
    • Wertebereich: n = 1, 2, 3, 4...
    • Bezeichnung: K (n=1), L (n=2), M (n=3), N (n=4), ...
    • Die maximale Elektronenzahl pro Schale kann mit der Formel 2n² berechnet werden.

    Nebenquantenzahl (l)

    • Die Nebenquantenzahl beschreibt die Form eines Orbitals.
    • Wertebereich: l = 0, 1, 2, 3... n-1
    • Bezeichnung: s (l=0), p (l=1), d (l=2), f (l=3), ...
    • Das s-Orbital ist kugelförmig, das p-Orbital hantelförmig und höhere Orbitale haben komplexere Formen.

    Magnetquantenzahl (m)

    • Die Magnetquantenzahl beschreibt die räumliche Orientierung des Orbitals.
    • Wertebereich: m = -l, -l+1,... 0, ... l-1, l
    • Bezeichnung: s, px, py, pz, dyz, dxz, dxy, dz², dx²-y²

    Spinquantenzahl (s)

    • Die Spinquantenzahl beschreibt den Eigendrehimpuls des Elektrons, auch Spin genannt.
    • Es gibt zwei mögliche Spinzustände: Spin up (↑) und Spin down (↓).
    • Wertebereich: s = +½, -½

    Merkhilfe

    • Die Hauptquantenzahl ist wie der Name der Stadt, die Nebenquantenzahl die Strasse, die Magnetquantenzahl die Hausnummer und die Spinquantenzahl ist die Türnummer.

    Energieniveaus der Orbitale

    • Das Energiediagramm zeigt die Energie der einzelnen Orbitale.
    • Alle Elektronen eines Orbitals befinden sich auf dem gleichen Energieniveau.
    • Elektronen werden im Energiediagramm als Pfeile (↑ oder ↓) dargestellt.
    • Die Orbitale werden in der Reihenfolge ihrer Energie gefüllt: 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p usw.
    • Die Hund'sche Regel und das Pauli-Prinzip müssen bei der "Auffüllung" berücksichtigt werden.

    Grafische Darstellung der Orbitalreihenfolge

    • Die Grafische Darstellung soll helfen, sich die Reihenfolge der Orbitalfüllung zu merken.
    • Die verschiedenen Orbitalformen werden mit einer Zahl (Anzahl der Orbitale) und dem Buchstaben (Orbitaltyp) dargestellt.
    • Die Reihenfolge wird von rechts oben nach links unten abgelesen.
    • Beispiel: 1s - 2s - 2p - 3s - 3p - 4s - 3d - 4p - 5s - 4d - 5p - 6s...

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