Arbeitsblatt: Atomarer Aufbau

Chemie 1 5. Der atomare Aufbau der Materie Der atomare Aufbau der Materie (Buch S. 71.) Eisen ist ein Beispiel eines reinen Stoffes. Es kann mit chemischen Mitteln nicht mehr in andere Stoffe mit neuen Eigenschaften aufgespaltet (analysiert) werden. Es ist somit ein Element. Wenn wir ein Stück Eisen in Gedanken immer weiter zerkleinern, kommen wir einmal zum kleinsten Bestandteilchen, das noch Eigenschaften von Eisen hat. Es heisst Atom („atomos: unteilbar). Man kann Atome heute zwar noch weiter spalten, dabei wird das Element aber zerstört. Atome von verschiedenen Elementen unterscheiden sich in Grösse, Gewicht und Aufbau. Die Winzigkeit dieser Teilchen, die man ja nicht sehen kann, zwingt uns, mit Modellen zu arbeiten. Ein Modell entspricht aber nie vollständig der Wirklichkeit, es hat immer gewisse Mängel. Je nachdem was wir mit einem Modell erklären wollen, wird ein anderes (einfacheres oder komplexeres) Modell verwendet. Das Kugelmodell (Daltonmodell) Um den Gitteraufbau von Kristallen und Metallen und die verschiedenen Aggregatszustände zu erklären, betrachten wir das Atom als Kugel. Kochsalzkristall Kupfergitter Heliumatome (Gas) Grösse Ein Eisenatom hat einen Durchmesser von 0.000 000 023 cm. Es ist also unvorstellbar klein. Zum Vergleich: Ein Stecknadelkopf (d 1 mm) enthält rund 100 Trillionen Atome: 10 oder Atom (Dalton) 100 000 000 mal 100 000 000 mal vergrössern vergrössern . Masse 9.35 • 10-23 . Die Kräfte, welche die Teilchen zusammenhalten, können mit diesem Atom-Modell nicht erklärt werden. Kern – Hülle Modell Anfangs des 20 Jahrhunderts konnte Ernst Rutherford mit dem Streuversuch (-Teilchen auf Goldfolie) nachweisen, dass ein Atom aus einem winzig kleinen Kern und aus einer Hülle bestehen muss. Der Kern besteht aus „schweren Protonen (p und Neutronen (n). In der Hülle bewegen sich mit grosser Geschwindigkeit die „leichteren Elektronen (e ). Die Elektronen kreisen also um den Kern wie die Planeten um die Sonne. Atome von verschiedenen Elementen unterscheiden sich in der Zahl der Protonen und Elektronen und damit auch in der Masse. Chemie 2 5. Der atomare Aufbau der Materie Atome und Periodensystem Name Chlor Symbol Ordnungszahl Massenzahl Cl 17 35.5 Ordnungszahl Massenzahl Elektronen 1 (2 8 7) Protonen Neutronen 18 17 (17 18.5 35.5) 1. Aufgabe: Ergänze die folgende Tabelle Name Symbol Elektronen Protonen Neutronen Wasserstoff He 4 12.0 7 9 23.0 12 Ca 137.3 2. Aufgabe: Zeichne in das folgende Periodensystem die Elektronen in die verschiedenen Schalen. 1 1 He 2 2 Li 3 Be 4 5 Na 11 Mg 12 Al 13 Si 6 7 8 Fl 9 Ne 10 15 16 Cl 17 Ar 18 3 14 Chemie 3 5. Der atomare Aufbau der Materie Elektrische Ladungen im Atom (Buch S. 72) Versuch: Reibe 2 Glasstäbe mit einem Seidentuch und 2 PVC mit einem Wolllappen. Wie reagieren sie aufeinander? Glasstäbe mit Seide gerieben PVC-Stäbe mit Wolle gerieben Es gibt . Arten von Ladungen: Prinzip: Glasstab und PVC-Stab gerieben und Gleiche Ladungen stossen sich ab: Ungleiche Ladungen ziehen sich an: Ladungen in Atomen Die kleinstmögliche Ladung ist die Einheitsladung. Die Elektronen sind die Träger von (e-), die Protonen sind Träger von . (p) Einheitsladungen. Hülle . Elektronen (Einheitsladung e-) Ladung Hülle: . Kern . Protonen (Einheitsladung p) Ladung Kern: . . Neutronen (neutral) Atom ist gesamthaft Beispiel: Berylliumatom 3. Aufgabe: Schreibe in den Kern die Anzahl Protonen und Neutronen und zeichne in die Hülle die Anzahl Elektronen ein. Ne Na Cl Ca Chemie 4 5. Der atomare Aufbau der Materie Ionenverbindung (Buch S. 82/83) Hat das Atom mehr (weniger) Elektronen in der Hülle als Protonen im Kern, so ist das Atom negativ (positiv) geladen. Das Atom ist nicht mehr neutral. Es ist zum Ion geworden (geladenes Teilchen). Natrium Na Chlor Cl Atom Ion Atom Ordnungszahl Ordnungszahl Protonenzahl Protonenzahl Elektronenzahl Elektronenzahl Ladung Ladung Na Cl- Ion NaCl Ionen sind elektrisch geladene Atome oder elektrisch geladene Atomgruppen. Sie leiten auch den elektrischen Strom. Ionenverbindungen bilden sich vor allem zwischen Metallen und Nichtmetallen. Sie bilden salzartige Stoffe. Moleküle (Buch S. 78 – 81) Atome streben einen stabilen Zustand an. Dies wird durch eine voll besetzte Aussen-Elektronenhülle erreicht. („Atome wollen wie die Edelgasatome sein). Bei den Hauptgruppenelementen ist der stabile Zustand fast immer 8 Elektronen in der Aussenhülle (ausser und He). Atome können zur Erreichung der Stabilität Elektronen der Aussenhülle mit anderen Atomen gemeinsam nutzen. Diese gemeinsamen Elektronen bewirken die Bindungskräfte zwischen den Atomen. So können sich aus mindestens zwei Atomen ein abgeschlossener Atomverband bilden. Eine solch abgeschlossene Atomgruppierung wird Molekül genannt. Kern-Hülle-Modell Kugel-Stäbchen-Modell Strukturformel Chemie 5 5. Der atomare Aufbau der Materie Summenformel Kalottenmodell Übungen mit dem Molekülbaukasten 1. Anzahl Bindungsmöglichkeiten von Atomen Schreibe die Anzahl der Aussenelektronen der Atome auf. Gib mit Hilfe der Molekülmodelle an, wie viele Bindungsmöglichkeiten die Atome haben (stecke die Stäbchen ein). Zeichne dann die Atome mit ihren Bindungsmöglichkeiten mit dem Kugel-Stäbchen-Modell und der Strukturformel. Atom Wasserstoff Sauerstoff Stickstoff Kohlenstoff Chem. Zeichen Aussenelektronen Bindungsmöglichk eiten Kugel-StäbchenModell Strukturformel 2. Bau von Molekülen Baue mit den Modellen die folgenden Moleküle und zeichne sie als Kugel-Stäbchen-Modell und als Strukturformel. Molekül H2 O2 2O KugelStäbchenModell Strukturformel Molekül KugelStäbchenModell NH3 CH4 Chemie 5. Der atomare Aufbau der Materie 6 Strukturformel 3. Gleiche Bausteine – verschiedene Stoffe Baue zwei verschiedene Moleküle mit je 2 C-Atomen, 6 H-Atomen und 1 O-Atom. Zeichne von beiden Molekülen das KugelStäbchen-Modell und die Strukturformel. (Summenformel: C2H6O). KugelStäbchenModell Strukturformel Kommentar: 4. Vitamin (Ascorbinsäure) Baue das Vitamin mit Hilfe der Strukturformel. Zeichne dann das Molekülmodell. Strukturformel Kugel-Stäbchen-Modell