Wie bestimmt man Quantenzahlen?
Mit geht es speziell um die Hauptquantenzahl
Unser Chemie Lehrer meint man bestimmt die Quantenzahlen nur mit dem Periodensystem
Wenn die Aufgabe wäre:
Das zuletzt eingebaute Elektron eines Atoms besitzt die Quantenzahlen n=5, l=2, m=-2, s=-1/2. Um welches Element handelt es sich
Nun ist mein lehrer mit dem Periodensystem gekommen und meint weil n=5 ist muss sich das Elektron in der 5. Periode befinden. L=2 also d-Orbitale (in der Nebengruppe). m=-2 und s=-1/2......... also handelt es sich um Ruthenium.
Dann kam ich und hab gesagt "aber die Periode gibt doch nur an wie viele Energieniveaus vorhanden sind und nicht wo sich das letzte Elektron befindet. Das letzte Elektron von Ruthenium befindet sich doch in der 4d Schale also n=4. Auch wenn 5 Energieniveaus mit Elektronen besetzt sind wird das letzte Elektron nach dem Energieprinzip im 4. Energieniveau doch untergebracht"
Ich hab versucht die Aufgabe mit dem Energieniveauschema der Atomorbitale zu lösen und kam auf das Element Osmium. Nach meinen Erkenntnissen in der Chemie klingt das viel logischer und nach 10 Minütiger Diskusion mit meinem Lehrer hat er erkannt das mein Weg logisch ist aber trotzdem falsch!!! Sein Weg ist richtig aber er konnte mir nicht erklären wieso. Er hat das so im Studium gelernt und das hängt mit Schrödingers Gleichung zusammen...... und das wird viel zu kompliziert.
Nun meine eigentliche Frage wieso liege ich jetzt falsch und muss man die Aufgabe mit dem Periodensystem machen und kann man die Aufgabe mit dem Energieniveauschema nicht lösen?
Bitte logisch erklären ;D
2 Antworten
Falls du noch interessiert bist:
Der Fehler ist nicht so sehr, dass das Schalenmodell veraltet ist, sondern dass überall Schale und Periode in einen Topf geworfen werden. Wenn ich statt "Schale" "Orbitale der Hauptquantenzahl" schreibe, halten mich doch alle für bekloppt. Du kannst also Hauptquantenzahl mit Schale gleichsetzen.
Der Lehrer macht gleich den entscheidenden Fehler: "muss sich das Elektron in der 5. Periode befinden". NEIN, es befindet sich in der 5. SCHALE. Es kann auch sein, dass es erst in der 6. oder 7. Periode eingefüllt wird.
Schale und Orbital sind ziemlich bis völlig verschiedene Dinge.
Die Nebenquantenzahl benutzt man in der Chemie-Alltagssprache eigentlich auch nur übersetzt. Denn die äußert sich in der Form der Orbitale:
- NQZ=O bedeutet Orbital ist kugelsymmetrisch und wird s-Orbital genannt
- NQZ=1 bedeutet Orbital ist hantelförmig und wird p-Orbital genannt
- NQZ=2 bedeutet Orbital ist kleeblattförmig und wird d-Orbital genannt
- NQZ=3 bedeutet Orbital ist noch komplizierter und wird f-Orbital genannt
So redet man, man spricht von einen 3p-Orbital oder einem 4f-Orbital.
Die Gesamtheit aller Orbitale eines Typs in einer Schale nennt man übrigens Unterschale. Man kann also sagen, in der ersten Reihe der Übergangsmetalle wird die 3d-Unterschale aufgefüllt.
Und in deinem Beispiel wird die 5d-Unterschale befüllt. Und das geschieht in der 6. Periode. Welches Orbital genau das ist, lässt sich eigenntlich kaum beantworten. Denn die Magnetquantenzahl bestimmt die räumliche Ausrichtung.
Bei den p-Orbitalen ist das recht einfach, die Hantel ist parallel zu den Koordinatenachsen ausgerichtet, X, Y und Z. Daher gibt es ein px-Orbital, ein py-Orbital und ein pz-Orbital. Und es gibt ja auch genau 3 p-Orbitale.
Bei den d-Orbitalen ist es schwieriger. Es gibt ja 5 davon, und nur drei Raumachsen. Daher gibt es solche, wo die Kleeblätter zwischen den Achsen liegen, dxy, dxz und dyz. Welchen Magnetquantenzahlen die entsprechen, müsste ich erst nachsehen, so denkt ein normaler Chemieplauderer nicht.
Dann gibt es solche, wo die Kleebätter auf den Achsen liegen, dx²y² ist eines. Das andere ist eine Kombination aus dx²z² und dy²z² und wird dz² genannt. Das Problem ist, dass es nur 5 p-Orbitale gibt, aber 6 mögliche Orientierungen.
OK, die letzten paar Absätze gingen wohl etwas zu weit. Worauf ich hinaus will:
Man muss schon sehr genau wissen, welche Orbitale mit welchen Orientierungen in welcher Reihenfolge gefüllt werden.
Für den Spin gilt das gleiche: wer definiert denn, was + und was - ist?
Will sagen: Os kann richtig sein, ich würde aber nicht meine Hand dafür ins Feuer legen. Kann auch Ir oder Pt sein. Oder was leichter als Os. Das müsste man erst mal genau nachschlagen.
P.S. Ich verstehe die Schrödingergleichung auch nicht. Muss man auch nicht, wenn man die Formen und Ausrichtung der Orbitale kennt. Ich denke da mehr in Bildern als in Zahlen. "Schrödingergleichung" ist also mehr ein Totschlagargument.
Das Schalenmodell ist veraltet und kann vieles nicht erklären. Den “Fehler“, den du gemacht hast, ist, dass du versucht hast die Elektronen nach dem Aufbauprinzip einzusetzen und das mit dem Schalenmodell zu verbinden. Da das Schalenmodell eine extreme Vereinfachung vom Orbitalmodell ist, kommt dieser Fehler zustande. Im Orbitalmodell geht die Reihenfolge nach Energie ja z.B. so: 4s 3d 4p. Im Schalenmodell greift hier aber nur die Reihenfolge nach Nummerierung, also vom ersten Beispiel wäre das dann: 3d 4s 4p. Da ihr in der Schule scheinbar das schalenmodell verwendet, würde ich mich an deiner stelle daran orientieren.
Kann man so sagen, allerdings ist das Schalenmodell für die Schulchemie ausreichend. Wenn dich das weiter interessiert, kannst du ja im Internet oder in Büchern nachlesen. Oder später vllt sogar studieren. Da wirds aber dann deutlich komplizierter xD
Vielen Dank für die Antwort
Dann hat mein Lehrer mit dem Periodensystem uns wohl eine alte Technik gezeigt die nicht falsch ist aber durch das Orbitalmodell verbessert wurde