7.3 Aktuelle Atommodelle

Das Modell von Bohr

Bohr untersuchte das Licht das von Wasserstoffatomen abgegeben wird wenn diese die vorher aufgenommene Energie wieder abgeben. Dabei hat er festgestellt dass im Spektrum nur einzelne farbige Linien zu sehen sind. Des Weiteren geben nicht angeregte Atome kein Licht ab.

Diese Beobachtungen können nicht mit dem Atommodell nach Rutherford erklärt werden. Nach diesem Modell müssten auch nicht angeregte Atome Licht aussenden und das Spektrum müsste einen kontinuierlichen Verlauf und nicht nur einige Linien zeigen.

Erwartetes Spektrum

Beobachtetes Spektrum von Wasserstoff

Bohr formuliert folgende Postulate (Hypothesen die nicht bewiesen werden können):

• Es sind nur einige wohl definierte Umlaufbahnen oder Schalen erlaubt. Innerhalb dieser Schalen bewegen sich die Elektronen.
• Diese Schalen entsprechen einer bestimmten Energie. Solange das Elektron auf dieser Schale bleibt verändert es seine Energie nicht.
• Die Elektronen können von Schale zu Schale springen,. Springt das Elektron auf eine Schale die dem Kern näher ist gibt es Energie ab. Springt es auf eine Schale die weiter vom Kern entfernt ist muss es Energie aufnehmen.

Dieses Modell erlaubt es so die Beobachtungen zu erklären. Es ist aber auch in der Lage einen guten Teil der chemischen Eigenschaften und der Bindungen zu erklären.

Dieses Modell wird auch noch das Kugelschalenmodell genannt.

Das folgende Bild zeigt ein Ton mit 3 Schalen und insgesamt 17 e^- die sich in ihren Schalen bewegen. Es handelt sich bei dem Atom also um Chlor das sowohl 17 e^- , wie auch 17 Protonen hat.

Das nächste Bild zeigt eine dreidimensionale Ansicht mit einem Schnitt durch die Schalen.

Das Schalenmodell kennt 7 Schalen, die entweder von 1 - 7 nummeriert werden oder häufiger noch mit den Buchstaben K - Q bezeichnet werden.

Die Schalen werden mit K beginnend mit e^- gefüllt. Jede Schale kann nur eine begrenzte Anzahl von e^- aufnehmen.

Die Tabelle zeigt einen Überblick über die Besetzung der Schalen mit Elektronen. Nachdem die K-Schale gefüllt ist wird die L-Schale gefüllt, bis sie 8 Elektronen enthält

K-Schale
	H							He
	1e-							2e-
L-Schale
	Li	Be	B	C	N	O	F	Ne
e- insgesamt	3e-	4e-	5e-	6e-	7e-	8e-	9e-	10e-
e- auf L-Schale	1e-	2e-	3e-	4e-	5e-	6e-	7e-	8e-

Sieht man sich die Tabelle genau an, sieht man dass all Elemente die untereinander stehen die gleiche Zahl von Elektronen auf der letzten gefüllten Schale haben. Diese Elemente mit der gleichen Anzahl Elektronen auf der äußersten Schale stehen in einer senkrechten Kolonne Gruppe genannt.

Ein Element das in der 5. Gruppe steht besitzt 5 Elektronen auf seiner letzten besetzten Schale.

Von allen Elementen die die gleiche Anzahl Schalen besitzen, also in einer waagerechten Reihe stehen, sagt man sie gehören zu einer Periode.

Es gibt 7 Perioden da es auch 7 Elektronenschalen gibt. Ein Element der 3. Periode besitzt 3 Schalen, die K-, L- und M-Schale.

Das gesamte wohl geordnete System wird als Periodensystem der Elemente oder kurz als PSE bezeichnet.

Durch die Kombination von Gruppennummer und Periodennummer kann man genau bestimmen um welches Element es sich handelt. In unserem Beispiel der 5. Gruppe und der 3. Periode handelt es sich um das Element Phosphor mit der Ordnungszahl 15 und der Massenzahl 31.

Das Orbitalmodell

Aber auch das Atommodell nach Bohr kann nicht alle Beobachtungen erklären. Deshalb wurde Anfang des 21. Jahrhunderts das Quantenmodell des Atoms eingeführt. Es ist ein komplexes mathematisches Modell das so formuliert wurde dass es die Lücken der anderen Modelle füllt.

Einige Elemente aus dem Atommodell nach Bohr werden beibehalten wie z.B. die Schalen, werden aber weiter unterteilt in Unterschalen. Andere Größen werden eingeführt um den Anforderungen gerecht zu werden.

Hier wird nicht näher auf dieses Modell eingegangen, aber es werden einige Bilder von den Aufenthaltsräumen der Elektronen, den Orbitalen werden gezeigt.

1s	2s	2p	2p	3s	3p	3p	3d	3d	3d