Deutsch

Atomstruktur

OberschuleChemieSchematisches Schalenmodell und Aufbau-Modell zur Zählung der Unterschalen für die ersten 20 Elektronen

Klicke auf ein Proton oder Neutron, um dieses Nukleon hinzuzufügen. Klicke auf ein Elektron, um seine Schale zu untersuchen, oder drehe das gesamte Atom.

3D

Ziehe den Apparat, um ihn anzupassen. Ziehe den Hintergrund, um ihn zu drehen. Scrolle zum Zoomen.

Messprotokoll

Ändere die Einstellungen, teste eine Vorhersage und speichere das Ergebnis. Es werden bis zu 12 Momentaufnahmen gespeichert.

Über dieses Experiment

Baue ein Atom auf, indem du seine Protonen, Neutronen und Elektronen veränderst. Nutze ein drehbares Zähldiagramm, um Kernladung, Isotopen-Massenzahl, Ionenladung und Schalenbesetzung miteinander zu verknüpfen.

Lernziele

  • Unterscheide die Funktionen von Protonen, Neutronen und Elektronen.
  • Erstelle neutrale Atome und Ionen und berechne ihre Ladungen.
  • Verknüpfe die Schalenbesetzung mit einer einfachen Grundzustandskonfiguration der Unterschalen.

Anleitung

  1. 1Beginne mit Kohlenstoff-12 und untersuche seine beiden besetzten Schalen.
  2. 2Füge ein Neutron hinzu und vergleiche die Massenzahl mit der unveränderten Elektronenkonfiguration.
  3. 3Füge ein Proton hinzu, während das Atom neutral bleibt, und bestimme das neue Element.
  4. 4Schalte den Neutralmodus aus und entferne ein Elektron; notiere die Ladung und die Besetzung der Schalen.

Das Modell

Die Massenzahl gibt die Anzahl der Nukleonen an; die Nettoladung ergibt sich aus dem Vergleich von Protonen und Elektronen.
Die Besetzungszahlen der Unterschalen ergeben zusammen die angezeigte Elektronenzahl.

Annahmen

  • Bei höchstens 20 Elektronen werden nur 1s, 2s, 2p, 3s, 3p und 4s in dieser Reihenfolge aufgefüllt.
  • Die beweglichen Punkte auf den Schalenringen dienen als Zählhilfe; sie stellen weder klassische Elektronenbahnen noch quantenmechanische Wahrscheinlichkeitsdichten dar. Für nukleare und elektronische Längen werden voneinander unabhängige visuelle Maßstäbe verwendet.
  • Nukleare Stabilität, Bindungsenergien und die Frage, ob ein beliebiges negatives Ion gebunden ist, liegen außerhalb dieses Modells. Die Massenzahl ist keine gemessene Atommasse.

Im Unterricht ausprobieren

  1. Q1Warum ändert das Hinzufügen eines Neutrons das Isotop, aber nicht das Element?
  2. Q2Was bleibt unverändert, wenn ein neutrales Atom ein Elektron verliert?

Häufig gestellte Fragen

Sind Elektronen wirklich winzige Planeten auf diesen Kreisbahnen?

Nein. Quantenzustände legen solche Bahnen nicht fest. Die Animation dient nur dazu, die Besetzung der Elektronenschalen zu zählen.

Existiert jeder hier aufgebaute Atomkern als stabiles Isotop?

Nein. Protonen- und Neutronenzahlen lassen sich zu Übungszwecken variieren. Aussagen über Stabilität und radioaktiven Zerfall werden daraus nicht abgeleitet.