Energieniveaus und Edelgase

Wissenschaft Chemie
#1

Guten Tag.

Das Atommodell nach Bohr sagt ja, dass es diese Niveaus gibt.
Edelgase sind Atome, deren Nivaeu/s voll mit Elektronen besetzte sind.
Hier eine kleine Tabelle wie in meinen Buch

Maximal Anzahl der Elektronen pro Schale (2n^2)

n :------1 —2- ----3 ----- 4- ---- 5 — -6

2n^2:- 2---- 8 -----18 ----32 ----50 —72

Edel
gas: -He --Ne----- Ar---- Kr---- Xe ----Rn

Den Anfang verstehe ich:
1 Schale und 2 Elektronen und da es neutral sin auch 2 Protonen He (Ordnungszahl 2)
2 Schalen und 2+8=10 Elektronen und Protonen Ne (Ordnungszahl 10)
3 Schalen und 2+8+18=28 Elektronen und Protonen Ar (Ordnungszahl 18)
Da die Ordnungszahl auch die Anzahl der Protonen ist dürfte Argon dann doch 28 und nicht 18 Protonen haben, oder nicht ?
Warum ?

Vielen Dank erstmal.

Mit freundlichen Gruß,
Flapor

#2

Hallo Flapor,
da hast Du ein bisschen was verwechselt:
Im Bohrschen Atom-Modell gilt für die maximale Anzahl der Elektronen in der Schale Nr. n: MaxAnz=2*n².
Edelgase hat man aber schon, wenn die äußerste Schale nicht mit der Maximalzahl, sondern mit 8 Elektronen besetzt ist. Argon hat daher in der dritten Schale 8 Elektronen, also insgesamt 8 + 2 (1. Schale) + 8 (2. Schale) = 18 Elektronen. Das ist zufällig gleich der Maximalzahl der Elektronen in der 3. Schale. Die 3. Schale wird erst dann mit weiteren 10 Elektronen aufgefüllt, wenn in der 4. Schale 2 Elektronen sind. So entstehen die Elemente Nr. 21 bis 30. So ähnlich geht das mit dem Auffüllen der unteren Schalen weiter. Krypton hat in der 4. Schale 8 Elektronen und daher die Ordnungszahl (2+8+18+8)=36, und nicht 32=MaxAnz(4.Schale)!
In einem Chemie-Buch, z.B. Hollemann-Wiberg, Lehrbuch der anorganischen Chemie, kannst Du das alles nachlesen.
Noch Fragen?
Grüße von Ph33

#3

Ganz einfach: Die äußere Schale darf maximal 8 Elektronen enthalten!

k Schale = 2…klar
l-Schale = 2+8 = 10
m-Schale = 2+8+8 = 18
n-Schale = 2+8+18+8=36

Es ist ein Modell! und es taugt nicht viel :wink:
Sobald alle behauten sie hätten es verstanden kommt das nächste!

Oberhalb der n-Schale (ab der 5. Periode) funktioniert es auch schon nicht mehr.

Das Orbitalmodell ist deutlich schöner, viel Spaß damit wenn es so weit ist :smiley:

#4

Hey Flapor,
Spannende Frage hast du da :wink:
Aber du hast sie dir im wesentlichen selbst beantwortet:

Helium (2 Elektronen)
Neon (2+8=10 Elektronen)
Argon (2+8+8 = 18 Elektronen - OZ 18)

Das kannst du auch gut im Periodensystem ablesen.

Vielleicht war dein Fehler, die Ordnungszahlen der vorherigen Edelgase zu addieren?

Die zweite und dritte Schale werden zuerst mit 8 Elektronen gefüllt. In der dritten wäre eigentlich noch Platz für das d-Orbital, welches aber energetisch höher liegt, also schwerer zu füllen ist als das s-Orbital der 4. Schale. Deshalb hat Argon keine vollständig gefüllte 3. Schale, aber dennoch vollständig besetzte Außenelektronen.

Ich weiß nicht wie weit ich hier ausholen kann oder soll, aber vielleicht ist die Info ja schon ausreichend.

Beste Grüße und viel Spaß bei Chemie

#5

Vielen Dank !
Also geht es um die 8 Valenzelektronen und nicht um volle Niveaus …
Danke

#6

Hallo Flapor,

du hast Recht, hier stimmt was nicht. Aber lass dich nicht verwirren, Argon hat genau 18 Elektronen.

Zunächst einmal sei erwähnt, dass das Bohr’sche Atommodell nur für Wasserstoff und wasserstoffähnliche Atome respektive Ionen näherungsweise gilt.

Die verschiedenen Energieniveaus werden in erster Linie durch Hauptquantenzahl n und Nebenquantenzahl l identifiziert.
n=1,2,3,…
l= 0 (s-Orbital), 1 (p-Orbital), 2 (d-Orbital),…

Im Allgemeinen sind die Energieniveaus gleicher Hauptquantenzahl n jedoch entartet. Das heißt, dass beispielsweise das 2p Orbital energetisch höher liegt als das 2s Orbital (hier war n=2).

Bei n=3 existieren 3 Orbitale, das s-Orbital, das p-Orbital und das d-Orbital. Bei letzterem ist die ‚Entartung‘ bereits so ‚groß‘, dass es energetisch höher liegt, als das 4s Orbital (mit n=4).

Wird nun Argon mit den benötigten 18 Elektronen bestückt, so wird zunächst das 1s Orbital und das 2s Orbital mit je 2 Elektronen bestückt sowie das 2p Orbital mit 6 Elektronen. Bleiben noch 8 Elektronen. Davon gehen 2 an das 3s Orbital und die verbleibenden 6 an das 3p Orbital. Das ist Edelgaskonfiguration.
(Möglicherweise ist folgender Link hilfreich: http://www.seilnacht.com/Lexikon/PSElekt.html)

Würde man ein Atom von höherer Ordnungszahl betrachten mit mehr Elektronen, würde nun zuerst das 4s Orbital besetzt werden, bevor das 3d Orbital drankommt.

Die Notation aus deinem Buch suggeriert, dass als erstes alle Orbitale mit n=3 besetzt werden, bevor es an die n=4 Orbitale geht. Das ist möglicherweise der Grund der Verwirrung.

Ich hoffe ich konnte helfen.

#7

Hallo,

ich denke mal eine Antwort auf Schulniveau ist ausreichend?

Die Zahlen 2, 8, 18 setzen sich wie folgt zusammen:

2 = 2 elektronen * 1 s-orbital
8 = 2 elektronen * 1 s-orbital + 2 elektronen * 3 p-orbitale
18 = 2 elektronen * 1 s-orbital + 2 elektronen * 3 p-orbitale + 2 elektronen * 5 d-orbitale

Es gibt also unterschiedliche Orbitale (Ein Bereich wo sich die Elektronen aufhalten, es passen immer maximal 2 Elektronen in ein Orbital rein)

Die Besetzung der Orbitale erfolt in der Reihenfolge s, p, d

Die von dir beschriebenen „Niveaus“ (=Perioden) haben unterschiedliche Orbitale
1: s
2: s p
3: s p d
4: s p d

Die Elektronen werden in folgender Reihenfolge in die Orbitale aufgefüllt
1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d

Füe die Edelgase gilt nun ein volles p-Orbital

He: 1s (1 Orbital * 2 elektronen = 2 Ordnungszahl)

Ne: 1s 2s 3*2p (5 Orbitale * 2 elektronen = 10 Ordnungszahl)

Ar: 1s 2s 3*2p 3s 3*3p (9 Orbitale * 2 elektronen = 18 Ordnungszahl) DIE d-ORBITALE SIND BEI Ar NOCH NICHT AUFGEFÜLLT.

Kr: 1s 2s 3*2p 3s 3*3p 4s 5*3d 3*4p (18 Orbitale * 2 elektronen = 36 Ordnungszahl)

Ist die Erklärung zufriedenstellend und verständlich ?

#8

Hallo Flapor,

2*n^2 gibt die _maximale_ Anzahl von Elektronen in einer Schale an. soweit - sogut. Das sind dann Edelgase. Jetzt könnte man meinen dass demnach Argon Ordnungszahl 28 haben müsste, weil damit dann die nächste Schale komplett gefüllt ist. das hat Nils Bohr zunächst auch gedacht, aber wie Du dann auch gemerkt, dass da irgend etwas nicht stimmt. Ar hat nunmal 18 und nicht 28.

Aber Nils Bohr wusste - im Gegensatz zu Dir -, dass es da noch neben der Hauptquantenzahl n die Nebenquantenzahl l (Drehimpuls) gibt. bei n=1 gibts nur l=0. Bei n=2 ist l=0 oder 1, bei n=3 ist l=0, 1 oder 2. usw. ( er wusste sogar, dass es noch mehr quantenzahlen gibt. Die sind aber hier nicht weiter wichtig.)

Diese Drehimpulsquantenzahl beschreibt nun die Existenz von Orbitalen. l=0 ist das s-Orbital. da passen immer nur 2 Elektronen drauf.
l=1 ist das p-Orbital. Das hat Platz fuer 6 Elektronen. l=2 heisst d und hat Platz 10 Elektronen. man schreibt dann bspw. 2s fuer n=2, l=0.
Oder 3s fuer n=3 und l=0.
Oder 3p fuer n=3 und l=1.
Dahinter schreibt man noch in hochgestellten zahlen, wieviele Elektronen sich in diesem Orbital befinden. Bsp.: 3p6 heisst n=3, l=1 mit 6 Elektronen. Das ist also ein vollbesetztes p-Orbital in der 3ten Schale.

Jetzt haben die die ganzen unterschiedlichen Orbitale aber unterschiedliche Energieniveaus. Und jetzt kommts:
Argon hat nun (ausgehend von Neon mit voller 2s 2p Konfiguration =10 Elektronen) zusätzlich volle 3s 3p konfiguration mit nochmals 8 weiteren Elektronen. Das macht nach Adam Opel 18 Elektronen insgesamt in der Hülle. Aus energetischen Gründen wird beim nächsten Element im Periodensystem (Kalium) nun nicht das 3d orbital aufgefuellt, sondern das 4s. Das ist nun in 4s1 Konfiguration (mit 1 Elektron) mit Hauptquantenzahl 4. Dann kommt kalzium mit 2 Elektronen in 4s(=4s2). 4s ist damit voll. Danach Scandium mit *taraaa* 1 Elektron im 3d-Orbital. Die nächsten 9 Elemente füllen weiter das 3d Orbital, bis es dann mit dem ersten Elektron im 4p weitergeht (Gallium Ga31). Gallium hat demnach die Edelgaskonfig von Argon plus 4s2, 3d10 und 4p1. Das sind 13 Elektronen mehr als Argon.

Also: nicht alle Edelgase haben die (Haupt-)Schale voll gefüllt. Dazu muss man sich die nebenschalen anschauen. Hauptschale entspricht der Hauptquantenzahl n. Nebenschale entspricht der Nebenquantenzahl l. l

#9

Hallo Flapor: Deine Erläuterungen basieren auf der falschen Annahme, dass bei Argon das 3d-Niveau mit 10 Elektronen gefüllt ist; das trifft erst bei Kupfer Cu zu. Bei Argon Ar ist das 3d-Niveau leer, d.h. hat keine Elektronen.
Für Ar gilt: 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6.
Addiert hat Ar 18 Elektronen, und 18 Neutronen = Ordnungszahl. Literatur: Christen, Grundlagen der allgemeinen und anorganischen Chemie. Salle+Sauerländer. Gruss. Paul

#10

Hallo Flapor,

ich bin kein Chemiker, das muss ich gleich vorweg sagen. Was auf jeden Fall feststeht, ist das Argon definitiv 18 Protonen und Elektronen besitzt und damit auch voll besetzt ist. Das ist die Edelgaskonfiguration. Ich kann dir höchstens den Tipp geben, mal bei den Unterschalen (s., p- , d-, … usw- Schalen) nachzuforschen.

Schöne Grüße Philipp

#11

Habs jetzt endlich …
Danke

#12

Oh Okay …
Dann danke ich Ihnen.

#13

Viel Spaß in den USA …

Ich danke Ihnen für die ausführliche Antwort !

#14

Ah… Also geht es um die Unterschalen

Danke schön

#15

Danke für die tolle Erklärung und den Link !

#16

Vielen Dank …
Hat geholfen

#17

Ich danke ihnen !
Es ist vollkommen ausreichen (-:

#18

Ich danke Ihnen !
Es ist vollkommend ausreichend