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Transkript Elektronenkonfiguration (2)

Herzlich willkommen zum 2. Teil zum Thema Elektronenkonfiguration. Wir werden uns zu Beginn dieses Videos mit einer kleinen Ergänzung zum 1. Teil beschäftigen, da schauen wir uns dieses Energieniveaudiagramm an und im 2. Teil werden wir die Elektronenkonfiguration für 2 verschiedene Elemente bestimmen. Wir beginnen bei diesem Energieniveaudiagramm, hier sieht man noch mal schön, wie die verschiedenen Energieniveaus, die dann irgendwo zustande kommen, energetisch liegen. Wir sehen hier die K-Schale, die wir schon aus dem Bohrschen Atommodell kennen. Das ist sozusagen unser erstes Hauptniveau mit der Hauptquantenzahl 1, und wie wir im 1. Teil schon gesehen haben, existiert hier nur ein einziges Unterniveau, und das ist das sogenannte 1s-Niveau. In der 2. Periode wird das Energieniveau dann schon in 2 verschiedene Unterniveaus aufgespalten. Das wäre zum einen das 2s-Niveau und da sind 3 2p-Unterniveaus. Diese 3 verschiedenen entarteten Niveaus, die energetisch gleichwertig sind, die wurden durch die Magnetquantenzahl m beschrieben. In der 3. Periode wird die Aufspaltung dann sozusagen immer komplizierter und wir haben hier das sogenannte 3s-Unterniveau, wir haben 3 3p-Unterniveaus und insgesamt 5 3d-Unterniveaus, und als kleinen Vorausblick sozusagen haben wir in der vierten Periode eine Aufspaltung in noch mehr Energieniveaus, und was hier wichtig ist, ist einfach, dass das 4s-Niveau energetisch unter dem 3d-Niveau liegt. Das ist eine Sache, die man sich einfach merken sollte. Das bedeutet, wenn wir dann irgendwann die Elektronen hier verteilen, natürlich von unten nach oben sozusagen, also erst mal werden die energetisch niedrigen Zustände besetzt, dann muss beachtet werden, dass erst das 4s-Niveau besetzt wird, ehe die 3d-Niveaus dann besetzt werden. Das wäre im Grunde auch schon alles zu diesem Energieniveaudiagramm und wir wollen jetzt ganz einfach mal beginnen, die Elektronenkonfiguration auch anhand dieses Energieniveaudiagramms zu bestimmen. Dazu habe ich 2 Beispiele, und das 1. Beispiel ist Natrium. Natrium hat das Formelzeichen Na und steht in der ersten Hauptgruppe der 3. Periode. Das sind Sachen, die man aus dem Periodensystem ablesen kann, für uns bedeutet das im Grunde nur, dass die ersten beiden Perioden, beziehungsweise die ersten beiden Hauptniveaus vollständig besetzt sind. Und das bedeutet, wir können unsere Elektronen jetzt hier in dieses Energieniveaudiagramm eintragen. Wir wissen also, dass das 1s-Niveau vollständig besetzt ist. Auf jedem Energieniveau finden 2 Elektronen Platz und diese Elektronen müssen sich in ihrem Spin unterscheiden. Diese Elektronen werden mit diesen Zeichen hier eingezeichnet, und wenn die Spitze hier nach oben zeigt, hat das Elektron einen bestimmten Spin. Und da die Elektronen sich in ihrem Spin unterscheiden müssen, wird das andere Elektron dann eben genau entgegengesetzt eingetragen. Also wird auch noch mal anhand dieser Zeichen eine Unterscheidung der Elektronen selbst vorgenommen. Wir beginnen also damit, dass wir die Elektronen einfach mal einzeichnen. Wir wissen, das 1. Hauptniveau ist vollständig besetzt, also tragen wir unsere 2 Elektronen, die auf diesem Niveau Platz finden, auch vollständig ein. Dann wird natürlich auch das 2. Hauptniveau inklusive aller Unterniveaus vollständig besetzt, das bedeutet, wir beginnen wieder beim 2s-Niveau und tragen wieder unsere 2 Elektronen ein, die hier Platz finden. Die 3 2p-Niveaus sind natürlich auch vollständig besetzt und das tragen wir dann hier genauso ein. Und jetzt wissen wir, dass Natrium in der 1. Hauptgruppe steht, das bedeutet, es hat ein einziges Valenzelektron, also nur ein einziges Elektron, das im 3. Hauptniveau Platz findet, und das wird natürlich auch den energetisch tiefsten und für ihn günstigsten Zustand einnehmen, und das bedeutet, dieses eine Valenzelektron wird Platz auf dem 3s-Niveau finden, und das zeichnen wir jetzt einfach mal so ein. Damit haben wir im Grunde alle Elektronen verteilt und nun geht es darum, die Elektronenkonfiguration noch schriftlich anzugeben. Wir hatten das im Einführungsvideo ja schon bei Kohlenstoff gemacht und für Natrium schaut das Ganze dann so aus, das 1s-Nivau ist vollständig besetzt, das bedeutet wir schreiben 1s2, also im 1. Hauptniveau im s-Unterniveau finden 2 Elektronen Platz, die sich in ihrem Spin unterscheiden. Im zweiten Hauptniveau, im s-Unterniveau, finden ebenfalls 2 Elektronen Platz und in den p-Unterniveaus finden insgesamt 6 Elektronen Platz. Und nun geht es im Grunde an das Valenzelektron, an das Einzige, das findet im 3s-Orbital seinen Platz. Es ist nur ein einziges Elektron, demzufolge wird hier die 1 als Hochzahl sozusagen dazu geschrieben. Das wäre also die Elektronenkonfiguration von Natrium. Man sieht schon, dass das Ganze bei den Elementen, die im Periodensystem weiter unten stehen relativ kompliziert werden kann, beziehungsweise dass dieser Ausdruck relativ lang wird. Man kann sich diese vollkommen abgeschlossenen Unterniveaus oder Hauptniveaus auch sozusagen sparen und gibt dann dafür die Edelgaskonfiguration an. Also (1s2)(2s2)(2p6), das ist die Edelgaskonfiguration von Neon, einziger Unterschied, oder was dazukommt, ist das 3s1-Niveau, demzufolge können wir das hier im Grunde wegstreichen und wir können in eckigen Klammern davor schreiben [Ne], das Formelzeichen für Neon, das bedeutet, dass die Neonkonfiguration erreicht ist und durch das 3s1-Elektron ergänzt wird. Also, das wäre eine alternative Schreibweise für die Elektronenkonfiguration des Natriums. Gut, dann schauen wir uns doch ein mal ein etwas komplizierteres Beispiel an, nämlich ein Nebengruppenelement, und nehmen ganz einfach mal Eisen. Eisen hat das Formelzeichen Fe, das steht in der 8. Nebengruppe und in der 4. Periode. Das bedeutet im Grunde wieder nur, dass die unteren 3 Hauptniveaus, also die 3 Perioden darunter, vollständig mit Elektronen besetzt sind. Das ist jetzt etwas unexakt ausgedrückt, die 3 Niveaus unter diesem 4. Niveau sind vollständig besetzt, das heißt, wir können hier schon mal alle Elektronen verteilen. Wir beginnen wieder damit, dass wir das 1s-Niveau vollständig besetzen mit 2 verschiedenen Elektronen, also Elektronen, die sich nur in ihrem Spin unterscheiden. Also ein mal hier, dann hier 2 Elektronen, dann werden natürlich alle 3 2p-Niveaus auch doppelt besetzt, das schaut dann wieder so aus, ganz wie bei Natrium. Nun geht es aber weiter, das 3s-Niveau wird sozusagen vollständig besetzt und wir tragen hier 2 Elektronen ein, dann kommt in der energetischen Reihenfolge sozusagen, die 3 3p-Niveaus, die werden auch wieder doppelt besetzt von Elektronen, die sich wieder nur in ihrem Spin unterscheiden. Dann haben wir die Besonderheit, dass hier das 4s-Niveau zuerst besetzt wird. 8. Nebengruppe bedeutet, dass im Grunde 8 Valenzelektronen vorhanden sind, das bedeutet, nachdem diese Schalen abgeschlossen sind, müssen noch 8 Elektronen verteilt werden, also müssen wir ab diesem Punkt noch 8 Elektronen verteilen und beginnen damit, indem wir hier erst mal 2 Elektronen eintragen. Dann sind dann noch 6 Elektronen übrig, und die werden dann hier auf dieses 3d-Niveau aufgeteilt, das schaut dann so aus. Wir haben dann 5 Elektronen verteilt und müssen noch das 6. Elektron verteilen, oder aufteilen, das geschieht dann halt eben so. Wichtig is, dass alle Niveaus erst mal einfach besetzt werden, ehe dann ein Niveau doppelt besetzt wird. Das ist aber für die Elektronenkonfiguration selbst hier erst mal relativ nebensächlich. Wichtig ist einfach nur, dass erst 2 Elektronen im 4s-Niveau Platz finden, ehe dann die weiteren 6 Elektronen in den 5 3d-Niveaus aufgeteilt werden. Dann können wir unsere Elektronenkonfiguration auch hier wieder schriftlich angeben, das wird dann wieder bisschen länger und schaut dann so aus. Wir haben also das 1s-Niveau mit 2 Elektronen bestückt, danach das 2s-Niveau, ebenfalls mit 2 Elektronen bestückt, danach folgen die 2p-Niveaus, die werden insgesamt mit 6 Elektronen besetzt, weil es ja 3 Stück sind, auf denen jeweils 2 Elektronen Platz finden. Danach folgt das 3s-Niveau, auf dem sitzen wieder 2 Elektronen. Daran schließt sich dann das 3p-Niveau an und da finden auch wieder 6 Elektronen Platz. Dann geht es weiter zum 4s-Niveau, hier finden 2 Elektronen Platz und zu guter Letzt das 3d-Niveau, das sollte man dann natürlich hier dazwischenschreiben. Auf diesem 3d-Niveau finden insgesamt 6 Elektronen Platz. Hier sieht man ja schon sehr schön, dass das Ganze dann auch relativ übersichtlich wird. Wir wissen auf jeden Fall, dass wir hier die Edelgase verwenden können, weil die Edelgase ja abgeschlossene Energieniveaus haben. Und das Edelgas, das vor der 4. Periode kommt, also das Edelgas, das sozusagen in der 3. Periode steht, also davor, das ist Argon. Und Argon hat eine Elektronenkonfiguration von (1s2)(2s2)(2p6)(3s2)(3p6), also das bedeutet, durch das Argon haben wir schon diese Energieniveaus hier alle abgedeckt. Damit vereinfacht sich das Ganze dann extrem und unsere Elektronenkonfiguration sieht dann wie folgt aus, wieder in eckigen Klammern das Formelzeichen von Argon, damit wird verdeutlicht, dass eben die Elektronenkonfiguration des Argons bereits vorliegt, danach folgen dann die 3d-Niveaus, die sind mit 6 Elektronen besetzt, auch wenn es hier energetisch darüberliegt, wird die Reihenfolge nach der Hauptquantenzahl geordnet. Danach folgt dann das 4s-Niveau, auf dem wiederum 2 Elektronen Platz finden. Also, die Elektronenkonfiguration für Eisen lautet Edelgaskonfiguration von Argon + (3d6)(4s2). Gut, ich hoffe es war verständlich und wünsche weiterhin viel Spaß.

Informationen zum Video
5 Kommentare
  1. Default

    super

    Von Judo Chess Mkp, vor etwa 3 Jahren
  2. Default

    war ganz ok. danke

    Von Black Brush, vor etwa 4 Jahren
  3. Jan philipp

    Hallo,
    das liegt daran, dass das 4s-Orbital in Atomen mit mehreren Atomen energetisch niedriger gelegen ist als das 3d.
    Dies ist eine der Sachen die man am besten auswendig lernt.
    Unterschalen haben manchmal annähernd gleiche Energieniveaus und dann erfolgt die Besetzung schon mal durcheinander.
    Viele Grüße
    Jan Philip

    Von Jan Philip Schellenberg, vor mehr als 4 Jahren
  4. Default

    gutes Video :)

    aber eine Frage: Weshalb kommt die 3d nach 4s ?

    Von Bayernaffe, vor mehr als 4 Jahren
  5. Default

    super,ich habe es endlich verstanden :)
    gibt es Übungen dazu???

    Von Nesrine Amri, vor etwa 5 Jahren