Erkläre den schalenaufbau der atomhülle an einem beispiel

Das Schalenmodell (oder auch Atommodell nach Bohr) begründet auf der Annahme, dass die Elektronen den Atomkern in bestimmten Abständen umkreisen. Diese Aufenthaltsräume werden Schalen genannt. Sie werden ausgehend vom Atomkern K-, L-, M-, N- Schale usw. bezeichnet.

Inhaltsverzeichnis Show

Besetzung der Schalen
Quantensprünge
Ein Wasserstoff-Atom
Ein Helium-Atom
[Helium ist ein Edelgas!]
Ein Lithium-Atom
Ein Sauerstoff-Atom
Ein Neon-Atom
[Neon ist ein Edelgas!]
Was erklärt das Schalenmodell der Atomhülle?
Wie ist die Atomhülle aufgebaut?
Was ist eine Atomhülle einfach erklärt?
Wie viele Atomschalen gibt es?

▸ Warum K- und nicht A-Schale?

Elektronen befinden sich im Atom in ganz bestimmten Abständen vom Atomkern auf Schalen. Zwischen diesen Schalen liegt ein leerer Raum. Elektronen können und dürfen sich nur auf den Schalen und nicht in den "verbotenen Zonen" aufhalten.

▸ Niels Bohr

Besetzung der Schalen

Bei der Besetzung der Elektronenbahnen gilt:

Die Anzahl der Elektronen in ungeladenen Atomen beträgt die der Protonen im Kern (Ionen bilden hier eine Ausnahme).
Beispiel: Ein Natriumatom hat 11 Protonen und 11 Elektronen.
Prinzip der geringsten Energie: Die erste Bahn wird zuerst besetzt, dann erst die zweite.
Beispiel: Kohlenstoff hat 2 Elektronen auf der K-Schale und 4 auf der L-Schale.
Auf der äußersten Schale befinden sich maximal 8 Elektronen (=Oktettregel).
Für die K-, L- und M-Schale gilt: Die maximale Anzahl der Elektronen pro Schale ergeben sich aus der Formel 2n22n^22n2 (n= Schalenzahl).

Daraus ergibt sich folgendes Prinzip: K-Schale (n= 1): Maximale Elektronenzahl 2 L- Schale (n= 2): Maximale Elektronenzahl 8 M- Schale (n= 3): Maximale Elektronenzahl 18 Ab N-Schale (n= 4): Maximale Elektronenzahl 32

▸ Oktettregel

Quantensprünge

Jede Schale entspricht einem bestimmtem Energieniveau. Je weiter ein Elektron vom Kern entfernt ist, desto energiereicher ist es.

Regt man Atome durch Energiezufuhr an, so springen die Elektronen auf ein höheres Energieniveau (nach Bohr auf eine äußere Schale, über die "verbotene Zone" hinweg).

Beim Rücksprung geben die Elektronen die vorher aufgenommene Energie in Form von Strahlung (wie beispielsweise Licht) wieder ab. Diesen Rücksprung bezeichnet man als Quantensprung.

Je größer die Rücksprungweite, desto energiereicher ist das Licht.

▸ Energiereiches und energiearmes Licht

In den 1920er Jahren wurde das Schalenmodell von der Orbitaltheorie abgelöst. Das Schalenmodell lässt sich gut auf Wasserstoffatome anwenden, stößt bei schwereren Atomen allerdings auf seine Grenzen. Obwohl die Elektronen in der Realität nicht auf definierten Bahnen um den Atomkern kreisen, wird das Schalenmodell dennoch oft für Erklärungen herangezogen.

Niels Bohr ging mit seinen Erkenntnissen aber noch weiter. Dazu aber mehr in der Oberstufe. Das an dieser Stelle vorgestellte Schalenmodell ist ein für die Schulchemie vereinfachtes Modell.

Ein Wasserstoff-Atom

Das Wasserstoff-Atom ist das am einfachsten gebaute Atom. Es besteht im Zentrum (Atomkern) aus einem Proton, ein Teilchen, das eine einfach positive Ladung besitzt, und einem Elektron, das sich um den Kern bewegt. Die positive Ladung des Protons gleicht die negative Ladung des Elektrons aus. Nach außen hin ist also das Atom neutral. Das Elektron besitzt im Vergleich zum Proton eine extrem geringe Masse, die im Folgenden vernachlässigt werden soll. Die Masse eines Protons beträgt ca. 1 u (unit). Demzufolge besitzt das Wasserstoff-Atom die Masse von ca. 1 u.

Die Protonenzahl eines Atoms wird auch Kernladungszahl genannt. Alle Elemente sind im Periodensystem der Elemente nach ihrer Kernladungszahl geordnet.

Ein Helium-Atom

[Helium ist ein Edelgas!]

Das zweit einfachste Atom ist ein Helium-Atom. Es besitzt zwei Elektronen, zwei Protonen und zwei Neutronen. Wie der Name schon sagt, besitzen Neutronen keine Ladung. Sie besitzen jedoch eine Masse von ca. 1u. Demzufolge ist die Atommasse eines Helium-Atoms ca. 4 u.

Mit 2 Elektronen ist diese Schale maximal besetzt. Ist die äußerste Schale maximal, also voll besetzt, so spricht man von der Edelgaskonfiguration, da alle Edelgase diesen Zustand besitzen. Dies ist ein optimaler Zustand für ein Atom. Daher reagieren die Edelgase nur unter extremen Bedingungen.

Ein Lithium-Atom

Die innerste Schale des Lithium-Atoms kann nur zwei Elektronen aufnehmen. Ein Lithium-Atom besitzt eine weitere Schale, auf der sich ein weiteres Elektron bewegt.

Ein Lithium-Atom besitzt in der Regel vier Neutronen. Demzufolge ist die Atommasse eines Lithium-Atoms ca. 7u.

Die Neutronenzahl kann bei einem Element variieren (Isotope). Die Neutronenzahl eines Elementes soll im Folgenden vernachlässigt werden.

Ein Sauerstoff-Atom

Anmerkung:

Die Elektronen sind hier auf der äußersten Schale als Pärchen dargestellt. Dies nur, damit man sie leichter zählen kann ;)

Die Anzahl der Schalen, die Anzahl der Elektronen auf der äußersten Schale (Valenzschale) und die Anzahl der Protonen und damit auch die Anzahl der gesamten Elektronen des Atoms kann man direkt aus dem Periodensystem der Elemente (PSE) heraus lesen:

Ein Neon-Atom

[Neon ist ein Edelgas!]

Die zweite Schale des Neon-Atoms ist voll besetzt.

Das nächste Element mit 11 Protonen ist Natrium. Das 11. Elektron befindet sich auf einer dritten Schale.

Was erklärt das Schalenmodell der Atomhülle?

Wie ist die Atomhülle aufgebaut?

Die Atomhülle besteht aus negativ geladenen Elektronen. In einem Atom entspricht die Anzahl der Elektronen in der Hülle immer der Anzahl der Protonen im Kern. Die Ladung, die die geladenen Elementarteilchen (also Elektronen und Protonen) tragen, wird als Elementarladung ( ) bezeichnet und in Coulomb (C) angegeben.

Was ist eine Atomhülle einfach erklärt?

Was ist die Atomhülle? Die Atomhülle eines Atoms besteht aus negativ geladenen Elektronen. Wie viele Elektronen sich in der Hülle befinden, hängt von der Anzahl der Protonen im Kern ab. Es befinden sich nämlich genauso viele negativ geladene Elektronen in der Atomhülle wie positiv geladene Protonen im Atomkern.

Wie viele Atomschalen gibt es?

Aufbau der Atome Im Atomkern befinden sich Protonen und Neutronen, darum in der Elektronenhülle die Elektronen. Hier kommt das Schalenmodell ins Spiel: Laut dem Modell besteht die Elektronenhülle aus unterschiedlichen Schalen, bis zu 7 Stück.