2.4 Elektronenhülle 

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2.5.1 Bohrsches Atommodell 1

D E = h × n = Em - En

Nach N. Bohr werden die "Elektronenschalen" mit K, L, M, N, ...   bezeichnet
oder durch die Hauptquantenzahl n mit n = 1, 2, 3, ...

    Übungen   

Dem Bohrschen Atommodell liegen Beobachtung und Vermessung der Atom - Emissionsspektren zugrunde.

2.5.2 Atom - Emissionsspektren

Atome und chemische Verbindungen gleicher oder verschiedener Atome (Moleküle) senden, wenn sie energetisch angeregt werden (durch elektro-magnetische Strahlung hoher Energie oder Intensität), Strahlen aus, sie "glühen". Diese emittierten Strahlen können an einem optischen Gitter in ein Linienspektrum auf gespalten werden und heißen Atom-Emissionsspektren.
(Balmer-Portrait)


Emissionsspektrum des Wasserstoffatoms, Wellenlänge in nm

Das Spektrum zeigt die Energiebeträge in h × n , die frei werden, wenn ein angeregtes Elektron in den Grundzustand zurückfällt.

D E = Eangeregter Zustand - EGrundzustand

Entstehung der Emissions-Spektrallinien des Wasserstoffs (schematisch):

Das Schema lässt erkennen, dass die K-Linien-Elektronen (die in die Hauptquantenzahl n = 1 zurückfallen) die höchste D E besitzen, die energiereichsten Spektrallinien sind und somit bei höchster Frequenz erscheinen. Für das Wasserstoffatom liegen diese Linien im ultravioletten Bereich des elektromagnetischen Spektrums. Die Frequenz der K-a - Linie steigt mit zunehmender Ordnungszahl des chemischen Elementes.

 

2.5.2 Mosleysches Gesetz und Ordnungszahl der Elemente

Mit steigender Kernladungszahl (Ordnungszahl) der chemischen Elemente steigt der Betrag der Energiedifferenz zwischen der K- und der L-Schale. Somit muss die intensive K-a - Linie der Lyman - Serie mit steigender Ordnungszahl der Elemente nach höheren Frequenzen verschoben werden.

Ab Magnesium, Ordnungszahl 12, emittieren (oder absorbieren) die K-a - Linien im Bereich der Röntgenstrahlen. Kathodenstrahlen einer Röntgenröhre versetzen die Elektronen in den angeregten Zustand und werden dabei absorbiert: Eine photographische Platte hinter einem Gegenstand wird an Stellen mit Anhäufung von Elementen mit Ordnungszahl > 12 nicht geschwärzt.


Röntgen-Emissionsspektrum höherer Elemente der K-a - Linien  (nach Moseley 1913, Portrait)

Moseley formulierte die Folge der K-a - Linien mathematisch. Mit dem Moseley-Gesetz war es möglich, die Ordnungszahlen der Elemente Ar/K, Co/Ni und Te/I festzulegen und die Ordnungszahlen der damals unbekannten Elemente Ge und Tc vorauszusagen.

   2.6.1 Elektronenkonfiguration 

© Prof. Dr. M. Häberlein in FH Frankfurt a. M., Fachbereich 2: Informatik und Ingenieurwissenschaften