AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth

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1 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth
Motivation AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth

2 Atomvorstellungen und -HYPOTHESEN
In geschichtlicher Abfolge

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Atomhypothesen EMPEDOKLES: Luft, Feuer, Wasser, Erde -500 500 1000 1500 2000 DEMOKRIT: „Atomos“ EPIKUR: „Chem. Bindung“ ARISTOTELES: Keine Atome. 2000 Jahre „Kirchenvakuum“: 322 v. Chr. – 1632 n. Chr. Aristotelisches Weltbild wird dogmatisch übernommen, „Ketzer“ hingerichtet. GASSENDI, KEPLER, GALILEI DALTON: 1. und 2. Verbindungsgesetz AVOGADRO: Gase, Moleküle FARADAY: elektrische Natur der Atome  RUTHERFORD: experimentelle Beweise AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth BOHR; PLANCK, HEISENBERG: Orbitaltheorie

4 Epikur-Atome fester Stoffe
Quelle: Beer – Glöckner - Letterer. Chemische Analytik..., C. C. Buchner, Bamberg 1983. AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth

5 Der Rutherford-Versuch
Radioaktive Strahlen Radioaktives Präparat (bitte anklicken) Goldfolie Leuchtschirm  AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth

6 Schema der Ionisierungsenergien aller Elektronen des Calciumatoms
Ei (kJ/mol) Atomkern e 1 2 3 4 5 6 7 8 9 11 13 15 17 19 20 4 N 2 32 3 M 8 18 2 L 8 1 K 2 Schalennummer Bezeichnung besetzt mit ... max. e-Zahl  AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth

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Orbitale: s  AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth

8 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth
Orbitale: px, py, pz  AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth

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Orbitale: dxy, dyz, dxz AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth

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Orbitale: dx2-y2, dz2 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth

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Orbitale: f(1) AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth

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Orbitale: f(2) AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth

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Orbitale: f(3) AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth

14 Das Geiger-Müller-Zählrohr
Glimmerfolie Sehr hohe Spannung U= 2-10 kV - ++ R* - + - R - ++ Zählgas (He, Ne) + Löschgas (BF3, C2H4) Verstärker Schreiber W AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth

15 Die Ionisationskammer
- - + - + Spannung U~2-10kV R* - + R Verstärker Schreiber  AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth

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Kernstabilität [MeV] E/N = Kern- bindungs. energie pro Nukleon 1 2 3 4 5 6 7 8 9 56Fe 20Ne 238U 11B Kernspaltung Kernfusion 7Li 2H A 20 40 80 60 100 120 140 160 180 200 220 240 Massenzahl  AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth

17 Das Prinzip der Kettenreaktion
238U X Y n 238U 238U n X Y n X Y n n n 238U X Y n 238U 238U n X Y n X Y n n n 238U X Y n 238U 238U n 238U X Y n X Y n X Y n n n n 238U Y 238U X n X Y n 238U 238U n 238U X Y n X Y n n X Y n n n 238U n X Y n 238U n X Y n n 238U 238U 238U 238U n X Y n X Y n X Y n X Y n n n n n 238U X Y n 238U 238U 238U n X Y n X Y n X Y n n n n 238U X Y n 238U 238U n X Y n X Y n n n 238U  X Y n 238U 238U n X Y n X Y n n n

18 Das Prinzip des Kernreaktors
238U x y n n n 238U x y n n n n schnell langsam Bremsmaterial (Moderator) 238U x y n n Start 1. Generation 2. Generation 

19 Funktionsprinzip von Kernreaktoren
Turbine Primär- kreislauf Sekundär- kreislauf H2O (g) Kontrollstäbe Brennstäbe Moderator Wärmetransportmittel  Reflektor AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth

20 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth
Mendelejews PSE Quelle: Journal of Chemical Education, 3/1969, Deckblatt AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth

21 Mendelejews PSE Quelle: Journal of Chemical Education, 3/1969, Deckblatt AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth

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Das moderne PSE Schale I/1 Alkali-metalle II/2 Erdalkali-metalle III/13 Borgruppe IV/14 Kohlenstoff-gruppe V/15 Stickstoff-gruppe VI/16 Sauerstoff-gruppe VII/17 Halogene VIII/18 Edelgase 1 K H He 2 L Li Be B C N O F Ne 3 M Na Mg Al Si P S Cl Ar 4 Ca Ga Ge As Se Br Kr 5 Rb Sr In Sn Sb Te I Xe 6 Cs Ba Tl Pb Bi Po At Rn 7 Q Fr Ra Legende: Metalle Nichtmetalle Halbmetalle radioaktiv AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth

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Das PSE 7 Q 6 P 5 O 4 N 3 M 2 L 1 K VIII/18 Edelgase VII/17 Halogene VI/16 Sauerstoff-gruppe V/15 Stickstoff-gruppe IV/14 Kohlenstoff-gruppe III/13 Borgruppe II/2 Erdalkali-metalle I/1 Alkali-metalle Schale Legende: Bi Pb Tl Ba Cs Sn In Sr Rb Ga Ca K Al Mg Na Be Li Metalle Xe I Kr Br Ar Cl S P Ne F O N C He H Nichtmetalle Te Sb Se As Ge Si B Halbmetalle Ra Fr Rn At Po radioaktiv  AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth