1 Atombau 1.4 Die Struktur der Elektronenhülle

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1 1 Atombau 1.4 Die Struktur der Elektronenhülle

2 1 Atombau 1.4 Die Struktur der Elektronenhülle
Werner Heisenberg ( ) Nobelpreis Physik 1932

3 1 Atombau 1.4 Die Struktur der Elektronenhülle
Nach der Unbestimmtheitsbeziehung von Heisenberg (1927) ist es unmöglich, den Impuls p und den Ort x eines Elektrons gleich-zeitig zu bestimmen:

4 1 Atombau 1.4 Die Struktur der Elektronenhülle
Nach der Unbestimmtheitsbeziehung von Heisenberg (1927) ist es unmöglich, den Impuls p und den Ort x eines Elektrons gleich-zeitig zu bestimmen: 

5 1 Atombau 1.4 Die Struktur der Elektronenhülle


6 1 Atombau 1.4 Die Struktur der Elektronenhülle

7 1 Atombau 1.4 Die Struktur der Elektronenhülle

8 1 Atombau 1.4 Die Struktur der Elektronenhülle

9 1 Atombau 1.4 Die Struktur der Elektronenhülle
Louis Victor Herzog de Broglie ( ) Nobelpreis Physik 1929

10 1 Atombau 1.4 Die Struktur der Elektronenhülle
Wellenlänge von bewegten Teilchen nach de Broglie:

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Wellenlänge von bewegten Teilchen nach de Broglie:

12 1 Atombau 1.4 Die Struktur der Elektronenhülle
Wellenlänge eines Elektrons (der ersten Bahn im H-Atom) v = 2  106 ms-1 l = h (mv) -1 = 6,6  kgm2s-1  (0,9109  kg  2  106 ms-1) -1 l = 0,333 nm = 3,33 pm

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Elektronen können also je nach den experimentellen Bedingungen sowohl Wellen- als auch Partikeleigenschaften zeigen.

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Autos auch: v = 190 km/h = 52,778 m/s m = kg

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Wellenlänge eines Autos auf der A2: v = 52,778 ms-1 l = h (mv) -1 = 6,6  kgm2s-1  (1.800 kg  52,778 ms-1) -1 l(S-Klasse) = 6.27  m = 6.27  nm

16 1 Atombau 1.4 Die Struktur der Elektronenhülle
Elektronenwellen innerhalb eines H-Atoms: Instabil - Auslöschung durch Interferenz!

17 1 Atombau 1.4 Die Struktur der Elektronenhülle
Elektronenwellen innerhalb eines H-Atoms: Stabil durch Bedingung für stehende Welle

18 1 Atombau 1.4 Die Struktur der Elektronenhülle
Bedingung für stehende Elektronenwellen innerhalb eines H-Atoms:

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Bedingung für stehende Elektronenwellen innerhalb eines H-Atoms:

20 1 Atombau 1.4 Die Struktur der Elektronenhülle
De Broglie 1924 Bohr 1913

21 1 Atombau 1.4 Die Struktur der Elektronenhülle
Erwin Schrödinger ( ) Nobelpreis Physik 1933 (gem. mit Dirac)

22 1 Atombau 1.4 Die Struktur der Elektronenhülle
Die Schrödinger-Gleichung

23 1 Atombau 1.4 Die Struktur der Elektronenhülle

24 1 Atombau 1.4 Die Struktur der Elektronenhülle

25 1 Atombau 1.4 Die Struktur der Elektronenhülle

26 1 Atombau 1.4 Die Struktur der Elektronenhülle

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29 1 Atombau 1.4 Die Struktur der Elektronenhülle

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31 1 Atombau 1.4 Die Struktur der Elektronenhülle

32 1 Atombau 1.4 Die Struktur der Elektronenhülle
Die Atomorbitale des Wasserstoffs

33 1 Atombau 1.4 Die Struktur der Elektronenhülle
Bedeutungen der Orbitalquantenzahlen

34 1 Atombau 1.4 Die Struktur der Elektronenhülle
Bedeutungen der Orbitalquantenzahlen

35 1 Atombau 1.4 Die Struktur der Elektronenhülle
Bedeutungen der Orbitalquantenzahlen

36 1 Atombau 1.4 Die Struktur der Elektronenhülle
Die Größe eines Orbitals wird durch n bestimmt:

37 1 Atombau 1.4 Die Struktur der Elektronenhülle
Die Größe eines Orbitals wird durch n bestimmt:

38 1 Atombau 1.4 Die Struktur der Elektronenhülle
Die Größe eines Orbitals wird durch n bestimmt:

39 1 Atombau 1.4 Die Struktur der Elektronenhülle
Die Gestalt eines Orbitals wird durch l bestimmt:

40 1 Atombau 1.4 Die Struktur der Elektronenhülle
Die Gestalt eines Orbitals wird durch l bestimmt:

41 1 Atombau 1.4 Die Struktur der Elektronenhülle
Die Gestalt eines Orbitals wird durch l bestimmt:

42 1 Atombau 1.4 Die Struktur der Elektronenhülle
Gestalt und räumliche Orientierung der s-, p- und d- Orbitale

43 1 Atombau 1.4 Die Struktur der Elektronenhülle
Gestalt und räumliche Orientierung der s-, p- und d- Orbitale

44 1 Atombau 1.4 Die Struktur der Elektronenhülle
Gestalt und räumliche Orientierung der s-, p- und d- Orbitale

45 1 Atombau 1.4 Die Struktur der Elektronenhülle
Gestalt und räumliche Orientierung der s-, p- und d- Orbitale

46 1 Atombau 1.4 Die Struktur der Elektronenhülle
Gestalt und räumliche Orientierung der s-, p- und d- Orbitale

47 1 Atombau 1.4 Die Struktur der Elektronenhülle
Gestalt und räumliche Orientierung der s-, p- und d- Orbitale

48 1 Atombau 1.4 Die Struktur der Elektronenhülle
Gestalt und räumliche Orientierung der s-, p- und d- Orbitale

49 1 Atombau 1.4 Die Struktur der Elektronenhülle
Gestalt und räumliche Orientierung der s-, p- und d- Orbitale

50 1 Atombau 1.4 Die Struktur der Elektronenhülle
Gestalt und räumliche Orientierung der s-, p- und d- Orbitale

51 1 Atombau 1.4 Die Struktur der Elektronenhülle
Die Spinquantenzahl ms oder einfach s

52 1 Atombau 1.4 Die Struktur der Elektronenhülle

53 1 Atombau 1.4 Die Struktur der Elektronenhülle

54 1 Atombau 1.4 Die Struktur der Elektronenhülle
Aus der Schrödinger-Gleichung bekommt man y und daraus y2, die Aufenthaltswahrscheinlichkeit eines Elektrons:

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56 1 Atombau 1.4 Die Struktur der Elektronenhülle
Die Radiale Dichte

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Die Radiale Dichte !s - Orbital 2s - Orbital 3s - Orbital

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Beispiele für die Darstellung der Winkelfunktion c

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60 1 Atombau 1.4 Die Struktur der Elektronenhülle
Mehrelektronensysteme Hier hängt die Energie der Orbitale nicht nur, wie beim H-Atom von der Hauptquantenzahl n, sondern zusätzlich von der Nebenquantenzahl l ab:

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Die Besetzung wasserstoffähnlicher Orbitale von Mehrelektronen-systemen folgt drei Prinzipien:

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Die Besetzung wasserstoffähnlicher Orbitale von Mehrelektronen-systemen folgt drei Prinzipien: Wolfgang Pauli Nobelpreis Physik 1945

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Die Besetzung wasserstoffähnlicher Orbitale von Mehrelektronen-systemen folgt drei Prinzipien: 1. Prinzip:

64 1 Atombau 1.4 Die Struktur der Elektronenhülle
Das Pauli-Prinzip

65 1 Atombau 1.4 Die Struktur der Elektronenhülle
Das Pauli-Prinzip

66 1 Atombau 1.4 Die Struktur der Elektronenhülle

67 1 Atombau 1.4 Die Struktur der Elektronenhülle
Die Besetzung wasserstoffähnlicher Orbitale von Mehrelektronen-systemen folgt drei Prinzipien: 2. Prinzip: Friedrich Hund

68 1 Atombau 1.4 Die Struktur der Elektronenhülle
Die Besetzung wasserstoffähnlicher Orbitale von Mehrelektronen-systemen folgt drei Prinzipien: 2. Prinzip:

69 1 Atombau 1.4 Die Struktur der Elektronenhülle
Die Hundsche Regel

70 1 Atombau 1.4 Die Struktur der Elektronenhülle
Die Hundsche Regel

71 1 Atombau 1.4 Die Struktur der Elektronenhülle
Die Besetzung wasserstoffähnlicher Orbitale von Mehrelektronen-systemen folgt drei Prinzipien: 3. Prinzip:

72 1 Atombau 1.4 Die Struktur der Elektronenhülle
Die Besetzung wasserstoffähnlicher Orbitale von Mehrelektronen-systemen folgt drei Prinzipien: 3. Prinzip:

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