Beispiel Balmer-Serie: Mehr als 1 Schale beim Wasserstoff?
Die Serien vom Absorptionsspektrum des Wasserstoffs (in erster Linie Paschen, Lyman, Balmer) beruhen af dem Übergang von Elektronen auf die Schalen 1, 2 und 3. Beim Wasserstoffatom ist doch aber nur ein elektron vorhanden und dieses kreist vermutlich auf der innersten Schale, sodass diese die einzige besetzte wäre. höher liegende Elektronen gäbe es nur bei ionisiertem Wasserstoff. Und die Balmer-Serie geht z.B. beim Pbergabng 7-2 ins Ultraviolette. wenn also die siebte Schale besetzt ist, sind alle 6 darunter liegenden auch besetzt, d.h. der Wasserstoff ist ganz massiv ionisiert. Klappt das mit den genannten Serien also nur mit ionsiertem Wasserstoff oder habe ich einen Denkfehler drin?
3 Antworten
Hallo Philip1992,
Du hast einen Denkfehler drin. Das normale Linienspektrum beim Wasserstoff entsteht ganz ohne Ionisation des Wasserstoffes und auch nur mit dem einen vorhandenen Elektron.
Dieses eine Elektron befindet sich im Grundzustand auf dem untersten Energieniveau, völlig richtig. In diesem Zustand strahlt das Atom aber auch nicht.
Damit es überhaupt strahlt, muss dem Atom erst mal Energie zugeführt werden. Das geht nur in bestimmten Schritten, die den Abständen der Energieniveaus entsprechen.
Das Wasserstoffatom kann aber beispielsweise eine Energiemenge aufnehmen, die das Elektron in einem Schritt von der untersten in die siebte Schale hebt. Das bewirkt allein die Energiezufuhr, ein Auffüllen der unteren Schalen mit Elektronen ist hierfür nicht erforderlich. Hier ist Dein Denkfehler.
Da oben fühlt es sich nicht wohl (lapidar formuliert) und gibt die Energie wieder ab - das kann es ja, gerade weil die unteren Schalen leer sind. Hättest Du tatsächlich einen so krass ionisierten Wasserstoff, dass alle unteren Schalen besetzt wären, dann könnte das Wasserstoffatom ja wieder nicht strahlen. Spektrallinien entstehen ja gerade dann, wenn ein Elektron aus einer höheren Schale in eine untere zurückfällt. Bei vollbesetzten Schalen ginge also nichts.
Das Zurückfallen ins unterste Energieniveau muss aber nicht notwendigerweise in einem Schritt passieren. - Das ist der Trick: Das Elektron kann aus seinem angeregten Zustand in der siebten Schale also erst in einen anderen, niedrigeren angeregten Zustand gehen (z.B 7 - 2 ) und von dort aus in den untersten Energiezustand zurückkehren, also quasi in Kaskaden.
Auf diese Weise kann das Wasserstoffatom Linien aller möglichen Energiedifferenzen zwischen den möglichen Energieniveaus aussenden - und das alles mit nur einem Elektron.
Ich hoffe, es war einigermaßen verständlich.
Grüße
Danke für das Sternchen, ich freu mich!
=D
(Macht mich ja ganz verlegen, wenn ich so gelobt werde...)
Wenn das einsame Elektron des Wasserstoffs auf eine höhere Bahn gehieft wird, ist er noch kein Ion. Erst wenn das Elektron den direkten Einflussbereich seines Kerns völlig verlassen hat, ist er geladen.
Jop, das wusste ich.Aber irgendwoher müssen die Elektronen ja kommen, wenn sie z.B. von der 7. Schale fallen. Dass sie vorher angeregt werde können, habe ich da offensichtlich vergessen. Vielen Dank!
Soweit bin ich zwar noch nicht aber ich glaube nicht das man Wasserstoff so stark Ionisieren kann. 7 Schalen machen vedammt viele Elektronen...
Die Spektren entstehen nicht durch zusätzliche Elektronen, sondern dadurch, dass das einzige Elektron des Wasserstoff in unterschiedlich "hohen" Bahnen unterwegs sein kann.