Angewandte Chemie at Universität Paderborn

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Was ist die Wellenfunktion und die Wahrscheinlichkeitsdichte?

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Was sind "Orbital"?

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Was sind die Quantenzahlen?
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Was ist die Hauptquantenzahl n?

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Was ist die Magnetquantenzahl m?

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Was ist die Spinquantenzahl s?

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Was ist das Pauli-Prinzip?
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Was ist die Hund'sche Regel?

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Was ist die relative Atommasse?

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Wie steh die relative Atommasse mit der Ordnungszahl in Verbindung?

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Wie berechnet man die relative Molekülmasse?
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Angewandte Chemie

Was ist die Wellenfunktion und die Wahrscheinlichkeitsdichte?
Die Wellenfunktion ist die Ortsfunktion der Elektronen.
Die Wahrscheinlichkeitsdichte ist die Wellenfunktion zum Quadrat und beschreibt die Aufenthaltswahrscheinlichkeit des Elektrons.

Angewandte Chemie

Was sind "Orbital"?
  • Die Wellenfunktion lässt sich räumlich darstellen. Diese räumliche Darstellung nennt man Orbital

  • Die geometrische Form eines Orbitals ist der Bereich, in dem die Aufenthaltswahrscheinlichkeit des Elektrons mindestens 90 % beträgt

  • Ein Orbital ist KEIN Körper, sondern lediglich eine anschauliche Darstellung der Wellenfunktion!





Angewandte Chemie

Was sind die Quantenzahlen?
  • Ein Elektron wird in der Orbitaltheorie durch 4 Quantenzahlen beschrieben: • n = Hauptquantenzahl • l = Drehimpulsquantenzahl • m = Magnetquantenzahl • s = Spinquantenzahl

  • Jede Kombination der Quantenzahlen n, l, m beschreibt ein eindeutiges Orbital (die geometrische „Form“).

  • Die Spinquantenzahl s hat keinen Einfluss auf die „Form“ des Orbitals.

Angewandte Chemie

Was ist die Hauptquantenzahl n?
  • Bezeichnet die Hauptschalen.

  • Entspricht den Bohr‘schen Schalen bzw. der jeweiligen Periode.

  • Nimmt ganzzahlige Werte an. (n = 1, 2, 3, ...)

  • Je größer n ist, desto größer ist die Energie des Elektrons.

  • Gibt in grober Näherung die Größe der Elektronenwolke an.



Angewandte Chemie

Was ist die Magnetquantenzahl m?
  • Bei Anwesenheit eines magnetisches Feldes späten die Unterschalen in weiter Energie-Unterniveaus auf
  • Diese werden durch die Magnetquantenzahl m beschrieben
  • m gibt die Orientierung der betreffenden Unterschale im Raum an
  • m nimmt Werte zwischen -l und +l an
  • insgesamt existieren als (2 * l + 1) gleichförmige Orbitale

Angewandte Chemie

Was ist die Spinquantenzahl s?
  • Jedes Elektron besitzt einen EIgendrehimpuls = Spin
  • Dieser kann gegenüber dem Bahndrehimpuls 2 mögliche Orientierungen annehmen
    • parallel = spin up; s = +1/2
    • antiparallel = spin down; s = -1/2
  • in einem Orbital kann nur ein Elektron einen bestimmten Spin aufweisen

Angewandte Chemie

Was ist das Pauli-Prinzip?
Ein Orbital kann jeweils nur zwei Elektronen aufnehmen.
Diese müssen sich in der Spinquantenzagl s, welche nur die Werte -1/2 und +1/2 annehmen kann, unterscheiden.

Angewandte Chemie

Was ist die Hund'sche Regel?
Wenn für die Elektronen eines Atoms mehrere Orbital mit gleichem Energieniveau zur Verfügung stehen, werden zunächst alle mit je einem Elektron mit parallelem Spin besetzt.
Erst wenn alle Orbital des gleichen Energieniveaus mit jeweils einem Elektron gefüllt sind, werden sie durch das zweite Elektron vervollständigt.

Angewandte Chemie

Was ist die relative Atommasse?
  • Das Gewicht von Atomen wird als relative Atommasse angegeben.

  • Die Einheit der relativen Atommasse ist u (unit).

  • 1 u entspricht 1/12 der Masse eines Kohlenstoffatoms (Isotop 12C).

  • 1 u entspricht 1,661 · 10-27 kg

  • Jedes Proton und jedes Neutron hat die Masse 1 u.

  • Die Masse der Elektronen ist vernachlässigbar klein (Faktor 10000).

  • Der Zahlenwert der relativen Atommasse ist also identisch mit der Anzahl an Protonen und Neutronen.





Angewandte Chemie

Wie steh die relative Atommasse mit der Ordnungszahl in Verbindung?
  • Die Ordnungszahl im Periodensystem gibt die Anzahl der Protonen eines Elends an
  • Die meisten Elemente haben ähnlich viele Protonen wie Neutronen
  • Die relative Atommasse ist daher (näherungsweise) = OZ * 2
    • Diese Vereinfachung gilt aber nur für die ersten zwei Perioden
    • Ausnahme: Wasserstoff hat kein Neutron (relative Atommasse von Wasserstoff = 1 u)

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Wie berechnet man die relative Molekülmasse?
Die relative Molekülmasse entspricht der Summe der relativen Massen aller am Molekül beteiligten Atome.

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Was ist die Molmasse?
Die Molmasse (oder molare Masse) ist der Quotient aus der Masse eines Stoffes und der vorhandenen Stoffmenge. (M = m / n)

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