Kann man das Schalenmodell nur bis zur 5. Periode bzw. Schale berechnen?
Hey meine Lieben,
und zwar lerne ich gerade für Chemie. Wir machen von Bohr das Schalenmodell. Dabei ist mir aufgefallen das die Berechnung mittels 2*n² nur möglich ist bis zur 5. Periode bzw. 5. Schale, weil bei ab der 6. Schale nicht damit berechnet werden kann, da man dabei die Besetzung die beim jeweiligen Atom vorhanden ist nicht damit berechnen kann? Stimmt das so? Weil wenn ich als Beispiel Barium nehme:
- 1. Schale: 2*n² = 2*1² = max. 2
- 2. Schale: 2*n² = 2*2² = max. 8
- 3. Schale: 2*n² = 2*3² = max. 18
- 4. Schale: 2*n² = 2*4² = max. 32
- 5. Schale: max. 32 (unabhängig von Formel)
- 6. Schale: fest 2 Elektronen (da, 2. Hauptgruppe)
Die Gesamtelektronenanzahl bei Barium beträgt 56 Elektronen. Wenn wir dabei dann die maximale Besetzung abrechnen, dann kämen wir auf -38, was nicht möglich ist, aber anders auch nicht nach der Formel zu bestimmen geht:
56-2-8-18-32-32-2 = -38
Bei einem Atom mit max. 5 Schalen, könnten wir hierbei die Elektronenanzahl minus die der einzelnen Schalen rechnen also:
Elektronenanzahl - 1. Schale - 2. Schale - 3. Schale - 5. Schale (Valenzelektronen) = 4. Schale (Elektronenanzahl)
So jedenfalls haben wir es im Unterricht behandelt, darüber hinaus haben wir kein Schalenmodell anhand einer Aufgabe mittels 2*n² berechnen müssen, wobei es über 5 Schalen sind! Liegt es daran nun, dass man Atome mit ab 6 Schalen nicht mehr so einfach bestimmen kann, wie ich es erklärt habe? Danke! :)
1 Antwort
Das Problem liegt nicht daran, dass die Formel nicht stimmt, sondern daran, dass die Schalen nicht sauber der Reihe nach befüllt werden. Mit anderen Worten, dass Schale und Periode nicht das gleiche sind.
Ab der 1. Schale gibt es ein s-Orbital, das 2 Elektronen fasst. Die 1. Periode umfasst 2 Elemente, H und He, soweit klar.
Ab der 2. Schale gibt es 3 p-Orbitale, die je 2 Elektronen fassen, zusammen also 6. In der 2. Periode ist die Welt auch noch in Ordnung. Bei Li und Be wird das 2s-Orbital befüllt, von B bis Ne die 2p-Orbitale.
Ab der 3. Schale gibt es 5 d-Orbitale, die zusammen 10 Elektronen fassen. In der 3. Periode werden bei Na und Mg das 3s-Orbital gefüllt, von Al bis Ar die 3p-Orbitale. Aber Ar ist ein Edelgas, und danach beginnt die 4. Periode, obwohl die 3. Schale noch gar nicht voll ist. Die 3d-Orbitale werden erst befüllt, nachdem mit der 4. Schale schon begonnen wurde, bei K und Ca, und zwar bei den Übergangsmetallen Sc bis Zn. Erst danach wird das Füllen der 3. Schale fortgeführt, vom Ga bis Kr.
Die d-Orbitale werden immer eine Periode "zu spät" befüllt, die 3d-Elektronen in der 4. Periode, die 4d-Orbitale in der 5. Periode, die 5d-Orbitale in der 6. Periode usw.
Ab der 4. Schale gibt es 7 f-Orbitale, die zusammen 14 Elektronen fassen. Deren Füllung erfolgt sogar 2 Perioden "zu spät", also 4f in der 6.Periode, 5f in der 7. Periode usw.
Ab der 5. Schale gibt es 9 g-Orbitale, aber von denen steht zu erwarten, dass sie 3 Perioden "zu spät" befüllt werden, also ab der 8. Periode, und da kommen die Physiker mit der Erzeugung der Atomkerne nicht hinterher.
Die geschilderte Reihenfolge ist als Aufbauprinzip oder Madelung-Schema bekannt, findest du leicht im Netz. Und damit es nicht gar zu leicht wird, gibt es noch Abweichungen davon, sog. Anomalien, die aber im Moment noch nicht interessieren.
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Im 5. Absatz war ein Fehler, natürlich werden die d-Orbitale eine PERIODE später befüllt, nicht eine Schale später.