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Transkript Elektronenkonfiguration (1)

Herzlich Willkommen zum Thema Elektronenkonfiguration. Wir wollen uns in diesem Video mit der Tatsache beschäftigen, dass jedes Elektron einzigartig ist. Diese Aussage steht im kompletten Widerspruch zum Bor'schen Atommodell, hier wird nämlich der Eindruck vermittelt, dass alle Elektronen, die sich im selben Abstand um den Kern herum bewegen, also alle Elektronen, die auf der selben Schale sitzen, dass diese Elektronen gleichwertig sind. Das ist aber nicht so. Das Bor'sche Atommodell reicht für viele Betrachtungen aus, es ist aber zum Beispiel nicht möglich anhand des Borschen Atommodells irgendwelche Einfach,-Doppel,-oder Dreifachbindungen zu erklären, also Kobaltnette-Bindungen zum Beispiel. Wir wollen uns also hier anschauen wie wir diese Elektronen oder wie wir dieses Modell ganz einfach noch ein bisschen verfeinern können und wir beginnen jetzt einfach damit, indem wir die Elektronen auf einer Schale packen, daran ändert sich erstmal nichts. Diese Schale, das darf man dann nicht zu genau nehmen, das entspricht im Grunde einfach einem Energieniveau, also diese Elektronen, die haben erst einmal ein sogenanntes gleiches Hauptniveau. Es gibt da verschiedene Hauptniveaus und diese Hauptniveaus, die entsprechen im Grunde der Schale im Bor'schen Atommodell. Also, das Hauptniveau entspricht im Grunde der Schale im Bor'schen Atommodell. Dieses Hauptniveau, das wird durch eine sogenannte Hauptquantenzahl beschrieben, diese Hauptquantenzahl, die heißt "n" und die kann verschiedene Werte annehmen. "n" kann ganzzahlige Werte annehmen und das geht los bei 1, 2, 3 und weiter und so fort. Diese Werte 1,2,3, die entsprechen im Grunde einfach der Periode, in der unser Element steht. Also bisher noch nichts Neues, wir haben bloß im Grunde eine Hauptquantenzahl eingeführt und diese Hauptquantenzahl, die heißt "n". Damit haben wir im Grunde erst mal eine Aussage darüber getroffen, auf welchem Hauptniveau unser Elektron sitzt und wir wissen ja, dass die Perioden im Verlauf des Periodensystems nach unten hin immer länger werden, das bedeutet im Umkehrschluss, dass immer mehr Elektronen dazu kommen und das bedeutet, dass diese Elektronen oder dieses Hauptniveau noch mal aufgeteilt werden muss. Diese Aufteilung, die geschieht erst mal in verschiedenen Unterniveaus und auch dieses Unterniveau wird wieder durch eine sogenannten Nebenquantenzahl beschrieben und diese Nebenquantenzahl, die trägt den Buchstaben "l". "l" kann auch wieder verschiedene Werte annehmen, aber "l" ist abhängig von der Hauptquantenzahl "n". Klingt vielleicht erst mal kompliziert, erkläre ich aber gleich. "l" kann den Wert 0 annehmen und im Grunde alle ganzzahligen Werte bis l = n-1.  Das bedeutet, dass je höher die Periode, also je höher der Wert der Hauptquantenzahl ist, desto mehr Unterniveaus existieren. Wenn wir auf dem ersten Hauptniveau, also in der ersten Periode sind, bedeutet das: "l" kann den Wert 0 annehmen, und wenn wir für "n" auch 1 einsetzen, ergibt sich hier auch wieder die 0, das bedeutet in der ersten Periode und im ersten Hauptniveau gibt es auch nur ein Unterniveau. In der zweiten Periode kann "l" den Wert  0 annehmen, und wenn wir hier für "n" 2 einsetzen, kann "l" den Wert 1 annehmen, das bedeutet, für die zweite Periode gibt es zwei Unterniveaus. In der dritten Periode sind es dann 3 Unterniveaus und so weiter und so fort. Also hier haben wir schon mal eine weitere Unterscheidung in Unterniveaus. Diese Unterniveaus, die tragen auch wieder verschiedene Namen, diese Namen sind im Grunde auch bloß Buchstaben und es gibt das sogenannte "s" Niveau, das "p" Niveau, das "d" Niveau und das "f" Niveau. Die wichtigsten sind eigentlich erst mal die "s" und "p" Niveaus, da drin stecken die Hauptgruppenelemente, die "d" Niveaus, da sind die Nebengruppenelemente und bei den "f" Niveaus, das wird im Grunde nur bei den Aktinoiden irgendwo berücksichtigt, spielt also hier nicht so die große Rolle.  Jetzt haben wir unsere Niveaus sozusagen noch mal weiter unterteilt in Unterniveaus, hier oben sieht man ja schon, dass das Ganze noch mal weitergeht und hier kommen jetzt sogenannte entartete Niveaus ins Spiel. "Entartet" heißt im Grunde nur, dass diese Niveaus gleichartig sind, also geartet bedeutet die Niveaus sind unterschiedlich in ihrer Energie sozusagen und entartet bedeutet, dass diese dann wiederum gleich sind. Diese entarteten Niveaus, die werden durch die sogenannte Magnetquantenzahl beschrieben, die hat natürlich auch wieder einen Namen oder einen Buchstaben und diese Magnetquantenzahl, die trägt den Buchstaben "m". Dies Magnetquantenzahl, die ist natürlich auch wieder abhängig von der Nebenquantenzahl und die kann Werte annehmen von -l bis +l . Das bedeutet, wenn ein Unterniveau die Nebenquantenzahl 0 trägt, gibt es nur ein entartetes Niveau, also gibt es eigentlich nur ein Niveau, das bedeutet, es gibt nur ein "s" Niveau, zum Beispiel. Wenn wir ein "p" Unterniveau haben, das also die Nebenquantenzahl l=1 trägt, dann bedeutet das, es gibt m=-1 , 0 und +1. Das bedeutet also, dieses "p" Unterniveau teilt sich nochmals in drei verschiedene entartete Niveaus auf. Also beim "s" Niveau gibt es nur ein Niveau, beim "p" Niveau gibt es drei Niveaus, beim "d" Niveau sind es 5 und bei den "f" Unterniveaus sind es 7 entartete Energieniveaus. Also es gibt immer mehr Möglichkeiten, auf denen sich diese Elektronen irgendwo verteilen können. Wir betrachten einfach mal dieses "p" Niveau. Bei diesem "p" Niveau gibt es die Unterscheidung in "px", "py" und "pz". Das Ganze wird noch mal im Video zur Orbitaltheorie etwas genauer erläutert, dann wird das Ganze ein bisschen verständlicher. Hier hinten sehen wir dann noch, dass eine weitere Unterteilung der Elektronen in Spin möglich ist. Einen Spin kann man schön mit der Erdrotation vergleichen. Wir sind jetzt an dem Punkt, dass wir Niveaus geschaffen haben, auf denen 2 Elektronen Platz finden. Wie am Anfang schon gesagt, müssen alle Elektronen unterscheidbar sein und das bedeutet, wir unterscheiden sie jetzt in Spin, also im Grunde in ihrer Rotation. Es gibt dann ein Elektron, das sich links herum dreht, eins, das sich rechts herum dreht, wenn man so will. Also wenn man sich das Ganze bildlich vorstellen will. Da gibt es dann die sogenannte Spinquantenzahl und die kann Werte annehmen von entweder +1/2  oder -1/2. Der Wert an sich ist erst mal relativ egal, es geht einfach nur darum, dass es zwei verschiedene Niveaus gibt. Dann wären wir im Grunde auch schon fast am Ende. Wir haben jetzt sozusagen einen Weg gefunden, wie wir alle Elektronen irgendwo einzigartig beschreiben können, jedes Elektron beschrieben durch eine Hauptquantenzahl, durch eine Nebenquantenzahl durch eine Magnetquantenzahl und durch eine Spinquantenzahl. Wir haben also eine vielfältige Möglichkeit gefunden, die Elektronen zu unterscheiden und damit ist es nun wirklich möglich, dass jedes Elektron irgendwo seine ganz spezifische Kombination der vier Quantenzahlen bekommt. Da gibt es das sogenannte Pauliprinzip, da steckt im Grunde nur die Aussage drin, die am Anfang schon hier an der Tafel stand, und zwar lautet dieses Pauliprinzip, dass sich jedes Elektron im Grunde in mindestens einer Quantenzahl von einem anderen im selben Atom unterscheiden muss. Also es existieren in einem Atom keine 2 Elektronen, die in allen 4 Quantenzahlen übereinstimmen. Anders ausgedrückt, wie es am Anfang da stand: Jedes Elektron ist wirklich einzigartig.  Zum Abschluss wollen wir uns och mal anschauen, wie nun die Elektronenkonfiguration eines Elementes überhaupt ausschaut, da gibt es auch noch mal ein Vertiefungsvideo zu, ich möchte hier nur ganz kurz zeigen, wie man zum Beispiel die Elektronenkonfiguration des Kohlenstoffes angehen kann. Also, Kohlenstoff ist das Formelzeichen "c", Kohlenstoff steht in der 4. Hauptgruppe, in der 2. Periode. Das bedeutet im Grunde, dass die erste Schale, also das erste Hauptniveau vollständig besetzt ist, auf diesem ersten Hauptniveau, das sogenannte 1 "s" Niveau, da finden 2 Elektronen Platz und das wird nun so formuliert. Wir schreiben dann so: Das erste, die 1 bedeutet das Hauptniveau , "s" bedeutet das Unterniveau, und auf diesem Unterniveau, von dem es nur eins gibt, da sitzen 2 Elektronen  und diese 2 Elektronen, die unterscheiden sich dann natürlich in ihrem Spin. Damit ist die 1. Schale im Grunde voll besetzt, wir haben hier die Edelgaskonfiguration von Helium erreicht und wir beginnen damit die 2. Schale, bzw. das 2. Hauptniveau zu besetzen. Hier wird dann zuerst auch wieder das 2s Unterniveau besetzt, auch auf dieses s Unterniveau passen dann wieder 2 Elektronen, wie auf jedes Niveau und, das ist wie gesagt, voll besetzt, demzufolge wird das wieder als 2s2 hier hingeschrieben. Dann sind wir, wie gesagt beim Kohlenstoff in der 4. Hauptgruppe, das bedeutet, dieser Kohlenstoff hat 4 Valenzelektronen. Also 4 Valenzelektronen bedeutet, dass 4 Elektronen hinter einer nicht abgeschlossenen Schale sitzen. Die nächsten Energieniveaus, die wir hier haben sind, die 2p Niveaus, die energetisch am niedrigsten liegen und demzufolge auch besetzt werden, und wir müssen noch 2 Elektronen verteilen, das bedeutet, hier wird wieder 2p2 hingeschrieben. Das ist nun im Grunde die Elektronenkonfiguration des Kohlenstoffs und das soll es in diesem Video erstmal gewesen sein. Es gibt wie gesagt noch eine Vertiefung, wo wir uns nochmal 2 weitere Beispiele zur Bestimmung der Elektronenkonfiguration anschauen. Auf Wiedersehen.  

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6 Kommentare
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    Hallo ein sehr gutes Video.

    Von Manelisa, vor 19 Tagen
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    Hallo Alex, bin mit deinem Video super klargekommen! Bin ein Chemie Fan :))
    habe mir in Chemie fast alles selbst beigebracht als ich vor 30 Jahren noch zur Schule ging und habe jetzt einfach Lust mich nochmals einzuarbeiten. Ich hatte mit deinen Erklärungen kein Problem. Echt super!

    Von Petra Sitalex, vor etwa einem Jahr
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    Schwache Testfrage. Die könnte man auch beantworten wenn man nichts verstanden hat - soviel bekommt jeder mit. Schade.

    Von Mathecrack, vor mehr als 3 Jahren
  4. Default

    Wann wird die Überleitung hinzugefügt ? ohne Vorwissen nicht zu verstehen

    Von Mehmed, vor mehr als 3 Jahren
  5. Jan philipp

    Hallo Lea10,

    ich verstehe deine Anmerkung und werde sehen, dass ich die Reihenfolge verbessern und gegebenenfalls Videos ergänzen lassen kann.

    Liebe Grüße
    Jan Philip

    Von Jan Philip Schellenberg, vor fast 4 Jahren
  1. Default

    Dies ist kein Kommentar zum Video an sich sondern eher zur Abfolge der Videos in diesem Kurs. Irgendwie fehlt da etwas. Von den an Einfachheit und Klarheit nicht zu überbietenden Videos über Protonen und Neutronen kommt man ohne Überleitung zum Bohrschen Atommodell, Energieniveaus, Schalen und Orbitalen. Ohne Vorwissen absolut unverständlich!!

    Von Lea10, vor fast 4 Jahren
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