Exphys2_Quiz10

Atom mit Kernladungszahl Z

• bei neutralen Atomen werden Z Elektronen in die tiefst liegenden Zustände gefüllt

• bei neutralen Atomen wird die Wechselwirkung der Elektronen berücksichtigt, so dass jeder Zustand │n,l,m_l,m_s> nur mit 2 Elektronen besetzt werden kann (Pauli-Prinzip)

Helium-Atom

• die 1. Näherung, dass beide Elektronen im Grundzustand │1, 0, 0, ±½> mit Gesamtenergie 2E₁ sind, liefert eine höhere Gesamtenergie als die Messung

• die Energie für ein Elektron im niedrigsten Zustand ist E₁= - 2∙13,6 keV = -27,2 keV

• in der 2. Näherung sieht das eine Elektron die volle Kernladung (sprich Z=2) und das andere sieht die vollständig abgeschirmte Kernladung (sprich Z=1)

• das modifizierte Potential V(r) nähert sich für kleine r dem des Wasserstoffkerns und für große r dem des Heliumkerns an

Mehrelektronenatome

• Im Hartree-Fock-Verfahren wird durch numerische Iteration das modifizierte Potential, das ein Elektron sieht, ermittelt

• die Energie eines Elektrons ist neben der Hauptquantenzahl n auch von der Drehimpulsquantenzahl l bestimmt

• der Zustand eines Elektrons wird wie im Wasserstoffatom durch die Quantenzahlen n, l, m_l und m_s bestimmt, wobei n=l-1

• die Drehimpulsquantenzahl bestimmt die Aufenthaltswahrscheinlichkeit in der Nähe des Kerns und damit die Abschirmung

• für l = 0 ist die Aufenthaltswahrscheinlichkeit am Kernort Null, daher sieht ein s-Elektron eine größere Abschirmung als ein p-Elektron und daher ist seine Energie niedriger

Mehrelektronenatome

• Elektronen werden gemäß der Hund’schen Regeln in die Energiezustände aufgefüllt

• Man spricht von einem Schalenabschluss, wenn die s-, p- und d-Zustände vollständig besetzt sind

• Die unterschiedlichen Wellenfunktionen für verschiedene │n, l, m_l, m_s> bestimmen die hierarchische Energieanordnung, so dass z.B. E(4s) < E(3d)

• Für die Hauptquantenzahl n können auch die Buchstaben s, p, d, f, g, … (n aufsteigend) verwendet werden

• Für einen Übergang von L nach K können Gasentladung, Stoßanregung und Photonenabsorption benutzt werden

Edelgase und Alkalimetalle

• Bei Edelgasen sind in der höchsten besetzten Schale die p-Zustände vollständig besetzt

• Bei Alkalimetallen sind in der höchsten besetzten Schale die s-Zustände vollständig besetzt

• Die Atomradien sind so definiert, dass die Wellenfunktion bzw. die Aufenthalts-wahrscheinlichkeit unter einen gewissen Schwellenwert fällt, und liegen bei 150 pm

• Die Atomradien steigen mit zunehmender Elektronenzahl, wohingegen die Ionisierungsenergien sinken

• Eine Natrium-Dampflampe hat charakteristische Linien, die überwiegend im blauen Farbspektrum liegen

Molekülbindung

• Kovalente Bindungen gibt es vorwiegend zwischen den Atomen von Nichtmetallen, der Übergang von der ionischen zur kovalenten Bindung ist fließend

• Die Ionenbindung basiert auf der magnetischen Anziehung positiver und negativer Ionen und führt zu der Bildung von Ionenkristallen

• Bei der Ionenbindung geht ein Elektron von einem Atom (z.B. Alkalimetall) auf ein anderes Atom (z.B. Halogen) über, wodurch die Gesamtenergie der dadurch entstandenen Ionen im Vergleich zu den neutralen Atomen abgesenkt ist

• Bei der metallischen Bindung sind die (Leitungs-)Elektronen frei beweglich und nicht mehr einem einzelnen Atom zuordenbar (delokalisiert)

• Bei der Ionenbindung dient das Elektronengasmodell zur qualitativen Beschreibung