Vollständige Version anzeigen : [Chemie] Elektronenkonfiguration / Orbitalmodell


aRiGaT0
29.10.2010, 15:52

Moin RR,

hab für jeden der Chemie nicht abgewählt hat eine (einfache) Frage bezüglich der Elektronenkonfiguration. Wie schaffe ich es mit Hilfe des PSE die Elektronenkonfiguration zu ermitteln. Also z_B. N hat folgende Elektronenkofiguration:

N: 1s² 2s³ 2p³

und besitzt die Ordnungszahl 7, 2. Periode. Doch wie komme ich mit Hilfe des PSE auf die E-Konfiguration?

Komme aber nicht elbständig drauf :angry: Zur Erklärung könnte
__-bonner-nachhilfe-de/PDFs/Orbitalbelegung-pdf
auch ganz hilfreich sein_..

Danke!

Bumuggl
29.10.2010, 16:38

also. im allgemeinen gibt es ja folgende orbitale:
1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f usw.

wobei die erste zahl das hauptenergienieveau darstellt, der buchstabe die art und form angibt und der exponent entpricht gleich der anzahl der elektronen.

s-orbitale nehmen max 2,
p-orbitale max 6
d-obitale max 10
f-orbitale max 14 elektronen auf

beim befüllen der orbitale fängst du bei 1s an. bevor du zum nächsten orbital springst, sollten die orbitale davor bzw darunter voll sein.
N (stickstoff) hat die ordungszahl 7 = 7 elektronen.
--> also 1s auf füllen = 1s²
dann 2s auffüllen 2s²
dann 2p auffüllen 2s³( da dies die letzen noch ünrigegeblieben elektronen sind, da 2 in 1s + 2 in 2s = 4 elektronen schon weg. differenz zu 7 = 3

zusätzliche regeln, trifft dann bei größeren atomen auf:
meist ist das 4s orbital energiegünstiger als das 3d orbital, deswegen füllt man es meist vor dem 3d orbital.
halb orbitale schalen sind auch sehr energetisch günstig.

ich hoffe, du verstehst da erstmal so, ansonsten setzt ich mich nochmal dran!

taker875
29.10.2010, 17:02

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[Chemie] Elektronenkonfiguration / Orbitalmodell
Jo ansich hat das Bumuggl wunderbar erklärt. Ergänzend lässt sich nurnoch sagen, dass die anzahl der möglichen Elektronen pro Orbital( bzw. eigentlich sind das hier noch Schalenüberlegungen, wenn man nur die Hauptquantenzahl berücksichtigt) sich mit 2n² ergibt, wobei n eben die Hauptquantenzahl ist, also bei 2s, eben die 2.

Naja und dann füllst du die Orbitale sukzessvie nach dem (_upload-wikimedia-org/wikipedia/commons/9/95/Klechkovski_rule-svg) schema auf.

Was in ein einzelnes Orbital passt also zb. in das d-Orbital kann man per 2(2l+1) berechnen, wobei l die Drehimpulsquantenzahl ist. Die zählt sich einfach durch s=0, p=1,d=2,f=3.

Bsp: 4f Orbital : 2(2*3+1)=2*7=14. also passen 14 Elektronen ins f orbital. Bis zum f orbital in der mit der Quantenzahl 4 gibt es also dann 2*4²=32 Plätze für Elektronen. n = 4: 4s 4p 4d 4f =2+6+10+14=32.

aRiGaT0
30.10.2010, 15:23

Ok danke, verstaden :)! Ist ja eigentlich einfach, mir hat nur der link mit dem Hauptenergieniveau, dem Buchstaben und der Zahl gefehlt.

Nur eine Sache noch, wenn ich z_B. Terbium (sb) nehme. Hat 6 Schalen und 65 Elektronen. Wenn ich die nun versuche zu besetzen ergibt sich folgendes:

1s² 2s² 2p^6 3s² 3p^6 3d^10 4s² 4p^6 4d^10 --- 4f^9 5s² 5p^6 6s²

nur passt ja dann der hintere Teil nicht mehr in das Schema eigentlich müsste dann da ja stehen:

4f^14 5s² 6s² 6p^1 (ok 1 im Exponent ist glaube ich ein schlechtes Bsp. aber es verdeutlicht was ich meine).

Wie macht man es in dem Fall?

Danke!

Bumuggl
30.10.2010, 16:34

also wiki (_upload-wikimedia-org/wikipedia/commons/6/63/Periodic_table_%28german%29_4-svg) erklärt es dir auf einfache weise, wobei die dir nur die hauptenergieniveaus anzeigen

besseres Beispiel:
[Xe] 4f9 6s2
Orbital Elektronen
1s 2
2s 2
2p 6
3s 2
3p 6
3d 10
4s 2
4p 6
4d 10
4f 9
5s 2
5p 6
5d 0
5f 0
6s 2
6p 0
6d 0

Das Problem an Terbium, bzw nicht das Problem, aber an sich beschäftigst du dich erstmal mit den Hauptgruppenelementen, eventuell mit den mettalen in der 4 und 5 periode.
je mehr protonen/elektronen du hast, desto komplexer wird das ganze atom und es fallen immer mehr regeln aus, bzw es gibt extra regeln. damit solltest du dich nicht beschäftigen, es könnte dein kopf zerstören!

lux88
30.10.2010, 16:44

Also die Sache ist bei mir lange her, aber ich fürchte die Reihenfolge von Bumuggl ist falsch. Das 4s Orbital ist energetisch tiefer als das 3d Orbital, weshalb es zuerst gefüllt wird.

Die richtige reihenfolge müsste:

1s
2s
2p
3s
3p
4s
3d
4p
5s
4d
5p
6s
_..

c.orc.en
30.10.2010, 17:17

hoi

wiki hilft (_de-wikipedia-org/wiki/Elektronenkonfiguration)

ansonsten musst du, um für jedes element eine genau elektronenkonfiguration angeben zu können, gewisse ausnahmeregeln kennen

so dass zb ungepaarte spins jeweils besser sind als gepaarte - weswegen in manchen fällen das nächste d-orbital schon besetzt wird, obwohl das entsprechende f-orbital nicht vollständig gefüllt ist

wofür brauchst du das denn? schule? uni? eigeninteresse?
denn die frage ist ob du das so hinnehmen willst als ausnahme oder ob ich dir erklären soll warum das so ist ;)

Bumuggl
31.10.2010, 04:11

Also die Sache ist bei mir lange her, aber ich fürchte die Reihenfolge von Bumuggl ist falsch. Das 4s Orbital ist energetisch tiefer als das 3d Orbital, weshalb es zuerst gefüllt wird.

Die richtige reihenfolge müsste:

1s
2s
2p
3s
3p
4s
3d
4p
5s
4d
5p
6s
_._

was widerum nicht auf alle atome zutrifft, und da dies sowieso alles nur theoretisch ist, ist es eigentlich egal. meine reihenfolge ist irgendwo aus dem internet gezogen. (__-periodensystem-info/elemente/terbium)
diese frage brauch man auch gar nicht lösen, da in selbst in chemie als nebenfach im studium dieses wissen über terbium nicht verlangt wird. ich könnte ja mal mein prof fragen, ob hier die 4s vor 3d zutrifft?! ih melde mich dann nochmal

c.orc.en
31.10.2010, 16:34

bin im 5. semester chemie _.. bei fragen steh ich dir gern offen ;)

LiLFreeStyle
31.10.2010, 19:07

Ich hatte das gleiche problem, und hab mir dann sowas wie einen merk spruch gemacht um diese ganzen zahlen zu merken : ss pas pas dpas dpas fdpas fdpas :)

aRiGaT0
31.10.2010, 19:27

_c-orc-en
ja brauche das für die FH (kein Chemie, sonst wüsst ich es :)), wäre also echt nett von Dir wenn du es mir erklären könntest warum das so ist.
Habe in meinem Skript noch mehr Elemente als Übung, jedoch ist es einfach nicht der Sinn die Lösungen im Netz zu holen, sondern es zu verstehen wie es geht. Im Skript selbst sind jedoch nur die einfachen erklärt :kotz:

ReLax
31.10.2010, 20:26

Grundsätzlich kommst du am einfachsten auf die Elektronenkonfiguration, wenn du dir mal ein Energiediagramm aufmalst.
__-grandinetti-org/Teaching/Chem121/Lectures/MultiElectronAtoms/assets/OrbitalEnergies-gif

Aber am Periodensystem kannst du etwas ganz entscheidenes ablesen.
Die Periode gibt dir die Hauptquantenzahl an.
Die Hauptgruppenziffer die Valenzelektronen.
Da du aber zuerst immer die energetisch niedrigere Schale auffüllen musst, sieht das wie folgt aus.
Beispiel Wasserstoff:
1. Hauptgruppe, 1. Periode.
Folglich weißt du, du hast 1s^1 Das ist die Elektronenkonfiguration von Wasserstoff.
Die erste 1 bekommst du durch die Periode, das nennt man auch Hauptquantenzahl.
Das S oder P ermittelst du über zwei Dinge. 1. Du machst einfach folgendes. Hauptquantenzahl - 1 = Nebenquantenzahl. Die Nebenquantenzahl geht von 0;1;2;3.
0=s 1=p 2=d 3=f
Wenn du jetzt noch die Valenzelektronen weißt, bei Wasserstoff ist es 1, weißt dauch wo das Elektron sitzen muss. Nämlich im 1s Orbital.
Helium hat auch nur das S-Orbital, 2 Elektronen, die Hund'sche-Regel besagt, ein Orbital muss nach und nach aufgefüllt werden, erst wenn es komplett aufgefüllt ist, kann ein neues Orbital geöffnet werden.
Du kannst in das s-Orbital immer 2 Elektronen unterbringen, denn eines kann einen Up-Spin haben und das andere einen Down-Spin. Somit passen die in ein Orbital.
Das P-Orbital hat 3 Ausbildungen, px py pz, in jedes können 2 Elektronen rein. ABER! Bevor in px 2 Elektronen rein können, müssen py und pz jeweils 1 Elektron haben. Denn es ist energetisch einfacher, die beiden Orbitale zu besetzen, als das ein Elektron einen Spinwechsel vornimmt.

Wie dem auch sei, nächstes Beispiel. Sauerstoff.
Hauptgruppe VI, Periode 2.
Dann ist die Elektronenkonfiguration 2s^2 2p4
Es interessieren hierbei NUR die Valenzelektronen, die sind für Bindungen später auch relevant. Alles was in Orbitalen niedriger sitzt, also in 1s zum Beispiel, ist bei Sauerstoff, da es in der 2. Periode ist, uninteressant. Denn es hat keine Anteilnahme an einer Bindung.

Nächstes Beispiel:
Brom
4. Periode.
Also N(Hauptquantenzahl)=4
l(Nebenquantenzhal)=N-1=3=f
Also ist die Valenzelektronenkonfiguration wie folgt: 4s^2 3d^10 4p^5

Übrigens zu der Sache mit Bumuggel, das 4s Orbital ist energetisch günstiger als das 3d Orbital.
Schau dir mal das PSE an, du erkennst in der 3. Periode müsste eigentlich laut Nebenquantenzahl das d-Orbital aufgefüllt werden. Das tut es aber nicht, denn es ist energetisch günstiger erst das 4s Orbital zu besetzen. Dann das 3d Orbital und dann 4p.

popostecher
01.11.2010, 15:46

ganz schnell erklärt, weshalb es günstiger is orbitale mit ungepaarten elektronen zu besetzen liegt, darin, dass das austauschintegral K einen wert ungleich 0 besitzt. da das vorzeichen des integrals negativ ist, bringt es dem system also einen energiegewinn.



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