«11C» Das Orbitalmodell «PDF», «POD»

1 ↑ Chemie

1.1 ↑ Geschichte der Atommodelle

• Demokrit (ca. 460 bis 370 v. Chr.): atomos, unteilbar ("Wasser-Atom", "Holz-Atom")

• Dalton (um 1800): Atome können verbunden und getrennt werden, empirische Messungen

• Thomson (1897): "Zwiebelmodell"

• Rutherford (1903): Elektronen auf Bahnen, Vakuum in "Lücken", Streuversuche

• Bohr: Die Elektronen kreisen auf verschiedenen Energiestufen (Schalen)

1.2 ↑ Das Orbitalmodell

Heisenberg (1901 bis 1986): "Elektronen haben keine Bahnen - sie bewegen sich bahnlos"

⇒ Der Aufenthaltsbereich eines Elektrons ist nur statistisch fassbar.

Definition des Orbitals: Raum, in dem sich ein Elektron mit 99% Wahrscheinlichkeit aufhält.

Pauli-Prinzip

Keine zwei Elektronen eines Atoms stimmen in allen vier Quantenzahlen miteinander überein.

Aufbauregel

Die Orbitale werden ihrem Energieniveau entsprechend sukzessive besetzt.

Hundsche Regel

Energiereiche Orbitale werden zuerst mit einem Elektron besetzt.

1.2.1 ↑ Kästchenschreibweise der Elektronenkonfiguration

Die Kästchen werden nebeneinander geschrieben, ihrer Enegiestufe entsprechend.

H$H$

[\stackrel{1s}{\uparrow}$\stackrel{1s}{\uparrow }$]

Li$Li$

\stackrel{1s}{[\uparrow\downarrow]}$\stackrel{1s}{\left[\uparrow \downarrow \right]}$ \stackrel{2s}{[\uparrow]}$\stackrel{2s}{\left[\uparrow \right]}$

C$C$

\stackrel{1s}{[\uparrow\downarrow]}$\stackrel{1s}{\left[\uparrow \downarrow \right]}$ \stackrel{2s}{[\uparrow\downarrow]}$\stackrel{2s}{\left[\uparrow \downarrow \right]}$ \stackrel{2p}{[\uparrow][\uparrow][]}$\stackrel{2p}{\left[\uparrow \right]\left[\uparrow \right]\left[\right]}$

Ti$Ti$

\stackrel{1s}{[\uparrow\downarrow]}$\stackrel{1s}{\left[\uparrow \downarrow \right]}$ \stackrel{2s}{[\uparrow\downarrow]}$\stackrel{2s}{\left[\uparrow \downarrow \right]}$ \stackrel{2p}{[\uparrow\downarrow][\uparrow\downarrow][\uparrow\downarrow]}$\stackrel{2p}{\left[\uparrow \downarrow \right]\left[\uparrow \downarrow \right]\left[\uparrow \downarrow \right]}$ \stackrel{3s}{[\uparrow\downarrow]}$\stackrel{3s}{\left[\uparrow \downarrow \right]}$ \stackrel{3p}{[\uparrow\downarrow][\uparrow\downarrow][\uparrow\downarrow]}$\stackrel{3p}{\left[\uparrow \downarrow \right]\left[\uparrow \downarrow \right]\left[\uparrow \downarrow \right]}$ \stackrel{3d}{[\uparrow][\uparrow][][][]}$\stackrel{3d}{\left[\uparrow \right]\left[\uparrow \right]\left[\right]\left[\right]\left[\right]}$ \stackrel{4s}{[\uparrow\downarrow]}$\stackrel{4s}{\left[\uparrow \downarrow \right]}$

Be$Be$

\stackrel{1s}{[\uparrow\downarrow]}$\stackrel{1s}{\left[\uparrow \downarrow \right]}$ \stackrel{2s}{[\uparrow\downarrow]}$\stackrel{2s}{\left[\uparrow \downarrow \right]}$

N$N$

\stackrel{1s}{[\uparrow\downarrow]}$\stackrel{1s}{\left[\uparrow \downarrow \right]}$ \stackrel{2s}{[\uparrow\downarrow]}$\stackrel{2s}{\left[\uparrow \downarrow \right]}$ \stackrel{2p}{[\uparrow][\uparrow][\uparrow]}$\stackrel{2p}{\left[\uparrow \right]\left[\uparrow \right]\left[\uparrow \right]}$

Ne$Ne$

\stackrel{1s}{[\uparrow\downarrow]}$\stackrel{1s}{\left[\uparrow \downarrow \right]}$ \stackrel{2s}{[\uparrow\downarrow]}$\stackrel{2s}{\left[\uparrow \downarrow \right]}$ \stackrel{2p}{[\uparrow\downarrow][\uparrow\downarrow][\uparrow\downarrow]}$\stackrel{2p}{\left[\uparrow \downarrow \right]\left[\uparrow \downarrow \right]\left[\uparrow \downarrow \right]}$

Mg$Mg$

\stackrel{1s}{[\uparrow\downarrow]}$\stackrel{1s}{\left[\uparrow \downarrow \right]}$ \stackrel{2s}{[\uparrow\downarrow]}$\stackrel{2s}{\left[\uparrow \downarrow \right]}$ \stackrel{2p}{[\uparrow\downarrow][\uparrow\downarrow][\uparrow\downarrow]}$\stackrel{2p}{\left[\uparrow \downarrow \right]\left[\uparrow \downarrow \right]\left[\uparrow \downarrow \right]}$ \stackrel{3s}{[\uparrow\downarrow]}$\stackrel{3s}{\left[\uparrow \downarrow \right]}$

P$P$

\stackrel{1s}{[\uparrow\downarrow]}$\stackrel{1s}{\left[\uparrow \downarrow \right]}$ \stackrel{2s}{[\uparrow\downarrow]}$\stackrel{2s}{\left[\uparrow \downarrow \right]}$ \stackrel{2p}{[\uparrow\downarrow][\uparrow\downarrow][\uparrow\downarrow]}$\stackrel{2p}{\left[\uparrow \downarrow \right]\left[\uparrow \downarrow \right]\left[\uparrow \downarrow \right]}$ \stackrel{3s}{[\uparrow\downarrow]}$\stackrel{3s}{\left[\uparrow \downarrow \right]}$ \stackrel{3p}{[\uparrow][\uparrow][\uparrow]}$\stackrel{3p}{\left[\uparrow \right]\left[\uparrow \right]\left[\uparrow \right]}$ = (Ne)$\left(Ne\right)$ \stackrel{3s}{[\uparrow\downarrow]}$\stackrel{3s}{\left[\uparrow \downarrow \right]}$ \stackrel{3p}{[\uparrow][\uparrow][\uparrow]}$\stackrel{3p}{\left[\uparrow \right]\left[\uparrow \right]\left[\uparrow \right]}$

K$K$

\stackrel{1s}{[\uparrow\downarrow]}$\stackrel{1s}{\left[\uparrow \downarrow \right]}$ \stackrel{2s}{[\uparrow\downarrow]}$\stackrel{2s}{\left[\uparrow \downarrow \right]}$ \stackrel{2p}{[\uparrow\downarrow][\uparrow\downarrow][\uparrow\downarrow]}$\stackrel{2p}{\left[\uparrow \downarrow \right]\left[\uparrow \downarrow \right]\left[\uparrow \downarrow \right]}$ \stackrel{3s}{[\uparrow\downarrow]}$\stackrel{3s}{\left[\uparrow \downarrow \right]}$ \stackrel{3p}{[\uparrow\downarrow][\uparrow\downarrow][\uparrow\downarrow]}$\stackrel{3p}{\left[\uparrow \downarrow \right]\left[\uparrow \downarrow \right]\left[\uparrow \downarrow \right]}$ \stackrel{3d}{[][][][][]}$\stackrel{3d}{\left[\right]\left[\right]\left[\right]\left[\right]\left[\right]}$ \stackrel{4s}{[\uparrow]}$\stackrel{4s}{\left[\uparrow \right]}$

Beispiel: Mangan tritt in vielen verschiedenen Oxidationsstufen auf.

• Im alkalischen Milieu:

  SO_3^{2-} + 2OH^- + 2MnO_4^- \longrightarrow SO_4^{2-} + H_2O + 2MnO_4^{2-}$S{O}_3^{2-}+2O{H}^{-}+2Mn{O}_4^{-}\to S{O}_4^{2-}+H_{2}O+2Mn{O}_4^{2-}$

• Im Neutralen:

  2MnO_4^- + 2H_3O^+ + 3SO_3^{2-} \longrightarrow 3H_2O + 2MnO_2 + 3SO_4^{2-}$2Mn{O}_4^{-}+2H_3{O}^{+}+3S{O}_3^{2-}\to 3H_{2}O+2Mn{O}_2+3S{O}_4^{2-}$

• Im Sauren:

  2MnO_4^- + 6H_3O^+ + 5SO_3^{2-} \longrightarrow 5SO_4^{2-} + 2Mn^{2+} + 9H_2O$2Mn{O}_4^{-}+6H_3{O}^{+}+5S{O}_3^{2-}\to 5S{O}_4^{2-}+2M{n}^{2+}+9H_{2}O$