Arbeitsblatt: Aufbau Stoffe

Thema Aufbau der Stoffe 4 Lernziele Ich kann ein Atom mit einem Modell darstellen und die Teile benennen. Ich weiss nach welchen Eigenschaften das Periodensystem der Elemente aufgebaut ist und kann wichtige Informationen herauslesen. 1. des Atoms Modell Rutherfords KernHülleModell Ernest Rutherford fand durch Experimente heraus, dass ein Atom aus einem Kern und einer Hülle besteht. Danach befindet sich im Zentrum jedes Atoms ein winziger, geladener Kern. Er enthält über 99,9% der Masse eines Atoms und wird aus kleinsten elektrisch positiv geladenen Teilchen, den Protonen gebildet. Später wurden dann auch noch neutrale Teilchen die Neutronen, im Atomkern entdeckt. Ihr Durchmesser beträgt 0,00000000001mm. Der Atomkern ist von einer nahezu leeren Atomhülle umgeben. Sie wird von winzigen elektrisch negativ geladenen Elektronen gebildet, die sich sehr schnell um den Kern bewegen. Die Atomhülle ist fast 100000mal grösser als der Atomkern. Obwohl ein Atom demnach zum grössten Teil aus leerem Raum besteht, ist es nicht etwa zerbrechlich wie eine Seifenblase, sondern es ist ein überaus stabiles Teilchen. Man müsste einen Druck von Milliarden Tonnen pro cm2 ausüben, um die Atomhülle zu zerquetschen. Das Atom ist nicht das kleinste Teilchen Hülle: Kern: Niels Bohr, dänischer Physiker, befasste sich mit dem Aufbau der Atomhülle. Nach Bohr wiederholt sich das Planetensystem der Sonne in jedem Atom. Ähnlich sie Planeten in verschiedenen Bahnen um die Sonne kreisen, kreisen Elektronen auf ganz bestimmten Bahnen um den Atomkern. Dabei gibt es sieben solcher Bahnen oder Elektronenschalen, welche alle unterschiedliche Abstände zum Kern aufweisen. Modelle Beschreibung Kugelmodell JOHN DALTON (17661844) KernHülleModell ERNEST RUTHERFORD (18711937) Schalenmodell NIELS BOHR (18851962) Da ein Atom nach aussen hin neutral ist, befinden sich im Atomkern gleich viele positiv geladene Protonen wie in der Atomhülle negativ geladene Elektronen. Die Neutronenzahl im Kern hat nur einen Einfluss auf das Atomgewicht, nicht aber auf die Ladung des Atoms! Nun betrachten wir näher das Schalenmodell. Aufgabe: Vergleiche die beiden Abbildungen und vervollständige die obere Abbildung 1. Der des Das Periodensystem Bau eines Atoms bestimmt die Stellung Atoms im Periodensystem der Elemente. Deshalb kann man umgekehrt aus dem Periodensystem viele Angaben über den Bau eines Atoms entnehmen. Die Einteilung des Periodensystems in Perioden und Gruppen 1) Perioden: Die waagrechten Reihen heissen Perioden. Innerhalb jeder Periode nimmt der Metallcharakter der Elemente von links nach rechts ab. Die Elemente besitzen immer die gleiche Zahl an Elektronenschalen. 2) Gruppen: Die senkrechten Reihen heissen Gruppen. Innerhalb jeder Gruppe nimmt der Metallcharakter der Elemente von oben nach unten zu. Elemente, die in der selben Gruppe stehen, sind chemisch miteinander verwandt. Die Elemente besitzen auf ihrer äussersten Schale immer die gleiche Anzahl Elektronen. Die Atommasse bzw. die Massenzahl gibt an, wie viele Protonen und Neutronen im Kern vorhanden sind. Die Ordnungszahl gibt die Elektronenzahl an. Damit das Element nach aussen neutral ist, müssen Elektronen wie Protonen vorhanden sein. Im Fall von Aluminium (Al) sind das also dreizehn. Die Atommasse runden wir auf oder ab. Für Aluminium also 27. Da es im Kern 13 Protonen hat, erhalten wir zu den Protonen noch 14 Neutronen. Ein Proton bzw. ein Neutron zählen bei der Atommasse immer 1. Warum steht dann bei Aluminium 26,98 und nicht 27? In der Natur kommen Aluminiumatome meistens mit 14 Neutronen vor. Vereinzelt gibt es aber welche mit nur 13 Neutronen, das sind so genannte . Zusammengezählt ergibt sich dann der Mittelwert von 13,98 Neutronen pro Atom. Besonders deutlich ist die Übereinstimmung der Eigenschaften bei den Alkalimetallen, Erdalkalimetallen, den Halogenen und den Edelgasen: Die Elemente der Alkalimetalle sind Wasserstoff wobei Wasserstoff eine Sonderstellung einnimmt, da es ein Nichtmetall ist Lithium, Natrium, Kalium, Rubidium, Cäsium und Francium. Die einzelnen Elemente kommen in der Natur nur in Verbindungen vor. Die Alkalimetalle haben eine geringe Schmelztemperatur, reagieren schnell und heftig mit Wasser und Sauerstoff, haben niedrige Dichten, sind allesamt brennbare Leichtmetalle und zeigen charakteristischen Flammenfärbungen. Die Erdalkalimetalle zeigen ein ähnliches Verhalten wie die Alkalimetalle, sind aber in allen Eigenschaften abgeschwächt. Zu dieser Gruppe gehören Beryllium, Magnesium, Kalzium, Strontium, Barium und Radium Die Elemente der Halogene, die auch Salzbildner genannt werden, sind Fluor, Chlor, Brom, Iod und Astat. Auch diese Elemente kommen in der Natur nur in Verbindungen vor und reagieren heftig mit Wasserstoffgas (zu Säuren), Metallen (zu Salzen) und sind zudem farbig und gesundheitsschädlich bis giftig. Da Fluor und Chlor recht schnell und aggressiv an der Luft reagieren, sollte man vorsichtig sein, mit ihnen Versuche durchzuführen. Die Elemente der Edelgase sind Helium, Neon, Argon, Krypton, Xenon und Radon. Sie kommen in der Natur nur elementar vor. Die Edelgase sind geruchlos, farblos und gasförmig. Sie sind in der Luft nur in geringer Menge vorhanden und reagieren so gut wie nicht mit anderen Stoffen; eine Eigenschaft, die sie mit den Edelmetallen gemeinsam haben. Deshalb nennt man sie Edelgase. Die Tatsache, dass die Elemente der Hauptgruppen ähnliche Eigenschaften haben, hängt mit dem Aufbau der Atome zusammen. Die Hauptgruppenelemente versuchen durch Reaktionen mit anderen Stoffen eine Edelgaskonfiguration der Elektronenhülle zu erreichen. Elemente in derselben Hauptgruppe müssen gleich viele Elektronen abgeben oder aufnehmen, um dies zu erreichen; daher resultieren die gleichen Eigenschaften. Übung 1. Benenne die ersten 20 Elemente. He Li Be Ne Na Mg Al Si Cl Ar Ca 2. Welche Ordnungszahlen besitzen folgende Elemente? Argon Bor Fermium Silber Iod Titan 3. Welche Massenzahlen besitzen die folgenden Elemente? Runde die Werte auf ganze Zahlen. Europium Helium Kohlenstoff Nickel Vanadium Quecksilber 4. Wie viele Protonen besitzt ein Bleiatom? 5. Wie viele Elektronen besitzt ein (ungeladenes) Zinkatom? 6. Wie viele Neutronen besitzt ein Xenonatom? 7. Welches Atom besitzt im ungeladenen Zustand 13 Elektronen? 8. Welches Atom besitzt 110 Neutronen? 9. Welches Atom besitzt 17 Protonen? 10. Wähle ein chemisches Element aus. Notiere sämtliche Eigenschaften, die du zu diesem Element aus dem Periodensystem herauslesen kannst. Was weißt du sonst noch über dieses Element? Aufgabe: Fülle die Tabelle mit Deinem Nachbarn aus Schalenmodell Element symbol Si Name des Elements