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Textversion des Videos

Transkript Orbitalmodell – Einführung

Herzlich willkommen zum Einführungsvideo zum Thema Orbitalmodell. Wir werfen zum Beginn mal einen kleinen Rückblick auf das Bohrsche-Atommodell. Hier wurde ja der Eindruck erweckt, dass sich die Elektronen auf festen Kreisbahnen um den Kern herum bewegen, also auf den Schalen. Wenn dieses Modell nun so wirklich stimmen würde, also diese Elektronen sich wirklich auf diesen Schalen bewegen würden, dann bedeutet das im Umkehrschluss, dass man zu jeder Zeit, also zu jedem Zeitpunkt den genauen Ort und auch die Geschwindigkeit der Elektronen kennen müsste. Da Elektronen nun aber nahezu masselos sind, und auch ziemlich schnell unterwegs sind, bedeutet das, dass hier ein sogenannter Welle-Teilchen-Dualismus existiert. Also das Elektron kann nicht mehr nur als Teilchen aufgefasst werden, wie das im Bohrsche-Atommodell der Fall ist, es hat auch Welleneigenschaften und diese Welleneigenschaften die werden durch die sogenannte Schrödingergleichung ausgedrückt. Mathematisch wird dieses Problem im Grunde durch die Heisenbergsche-Unschärferelation ausgedrückt. Gut, kommen wir zurück zur Schrödingergleichung, hier Wellenfunktion, beziehungsweise die Gleichung, die im Grunde die Welleneigenschaften der Elektronen beschreibt. Diese gibt nämlich an, mit welcher Wahrscheinlichkeit ein Teilchen, in einer bestimmten Entfernung, vom Kern anzutreffen ist. Und wichtig ist hierbei einfach das Wort Wahrscheinlichkeit. Also hier wird nicht mehr der Eindruck erweckt, dass wir den genauen Ort kennen würden. Wir sagen bloß, dass es relativ wahrscheinlich ist, irgendein Elektron in irgendeinem bestimmten Abstand zum Kern anzutreffen. Gut, wir schauen uns das Ganze einmal zum besseren Verständnis in einem Diagramm an. Und zwar schauen wir uns mal das Wasserstoffatom oder ein Wasserstoffatom an. Das ist also das Diagramm oder die x-Achse. Die soll jetzt einfach mal den Abstand zum Kern verdeutlichen. Die nennen wir einfach mal r. Und hier im Koordinatenursprung, da steht die 0, da ist im Grunde der Atomkern. Hier auf der y-Achse tragen wir nun die Aufenthaltswahrscheinlichkeit auf. Das wird durch Ci2 ausgedrückt. Was das nun genau bedeutet, ist erst mal relativ nebensächlich. Ci2 bedeutet Aufenthaltswahrscheinlichkeit. Gut, ein Wasserstoffatom besteht im Grunde aus einem Atomkern. In diesem Atomkern steckt ein einzelnes Proton, oder er besteht aus einem einzelnen Proton, und um diese Ladung dann wieder auszugleichen, damit das Ding nach außen hin elektrisch neutral ist, bewegt sich um diesen Atomkern herum, ein einzelnes Elektron. Es ist ja auch nur eine positive Ladung im Kern. Gut, wenn wir nun die Aufenthaltswahrscheinlichkeit gegen den Abstand zum Kern auftragen, dann würde das beim Wasserstoffatom so ausschauen. Also wir hätten im Grunde eine E-Funktion, eine Funktion, die sich asymptotisch der x- beziehungsweise der r-Achse nähert. Die Aussage, die hier drinnen steckt ist einfach nur, am Atomkern, also je näher wir dem Atomkern kommen, desto wahrscheinlicher ist es, dieses Elektron irgendwo anzutreffen. Es wird keine Aussage mehr darüber gemacht, keine genaue Aussage darüber gemacht, was hier hinten passiert. Man sieht einfach nur, dass die Aufenthaltswahrscheinlichkeit sich asymptotisch nähert, die Achse allerdings nicht schneidet. Das bedeutet im Umkehrschluss einfach nur, es wird immer unwahrscheinlicher, das Teilchen in meinetwegen unbegrenzter Entfernung anzutreffen. Also mit Teilchen ist wieder Elektron gemeint. Gut, also wir betrachten einfach nur die Wahrscheinlichkeit. Und nun kommen wir auch schon wieder zurück zu dem Orbitalen, beziehungsweise wir spannen den Bogen zurück zum eigentlichen Thema. Ein Orbital ist nämlich ein dreidimensionaler Raum, in dem sich das Elektron mit 90%iger Wahrscheinlichkeit aufhält. Man könnte fragen, warum gerade 90%? Das ist im Grunde eine willkürliche Festlegung. Das bedeutet nur, dass man hier bei dieser Funktion der Aufenthaltswahrscheinlichkeit einfach sagt, hier wird ein Schnitt gemacht, das sind dann sozusagen die 90% und alles, was dahinter kommt, interessiert uns nicht mehr wirklich. Gut, wenn man sich die Aussagen dieses Diagramms mal etwas anders anschauen möchte, also im dreidimensionalen Raum, dann könnte das wie folgt aussehen. Es geht ja hier um eine dreidimensionale Darstellung, deswegen nehmen wir auch ein dreidimensionales Koordinatensystem. In der Mitte sitzt wieder der Atomkern, das ist jetzt hier einfach der schwarze Punkt, und wir haben davon ausgehend die drei Achsen in alle Raumrichtungen. Das ist jedes Mal der Abstand, den können wir auch x, y, z oder egal wie eigentlich nennen. Die Aussage, die eben in dem Diagramm drinnen steckte, war, nach außen hin wird es immer unwahrscheinlicher, dieses Elektron irgendwo anzutreffen. Das bedeutet, wenn wir jetzt mal einen längeren Zeitraum betrachten, also dem Elektron die Chance geben sich überall, wo es möchte, mal aufzuhalten, und im Grunde in Gedanken mal kleine Fotos schießen, dann bedeutet das, dass wir dieses Elektron besonders häufig in Kernnähe sehen werden und weniger häufig irgendwo dort, wo wir vom Kern weiter weg sind, sozusagen. Also das ist im Grunde eine Ladungswolke, die ist kugelsymmetrisch, es geht ja immer noch um das Wasserstoffatom und diese Kugel, die wird nach außen hin immer diffuser. Das ist also eine sogenannte Ladungswolke und wir sagen jetzt wieder bei 90%, da haben wir wieder genau diesen Strich drinnen,  das ist alles was uns interessiert. Die Ladungswolke über einen längeren Zeitraum betrachtet im Wasserstoffatom, die würde dann so aussehen. Also das ist im Grunde, wenn man es schöner zeichnet, einfach nur eine Kugel sozusagen. Und das ist auch schon das sogenannte 1S-Orbital. Gut dieses Wort 1S, oder dieser Ausdruck 1S, der könnte vielleicht schon bekannt sein aus den Elektronenkonfigurationsvideos. Hier hatten wir sogenannte Energieniveaus, hier hatten wir gesehen, dass sich die Elektronen auf bestimmten, verschiedenen Niveaus bewegen. Ja und wir hatten gesehen, dass sich die Schalen im Bohrschen-Atommodell immer weiter unterteilen. Es kommt in der 1. Schale zu einem 1S-Energieniveau, in der 2. Schale zum 2S und 3 2P-Niveaus. Und hier haben wir es jetzt einfach damit zu tun, dass alle diese Energieniveaus, beziehungsweise genauer gesagt die Elektronen, die sich auf diesen Energieniveaus befinden, durch Wellenfunktionen beschreiben lassen, und dass sich für alle Elektronen, respektive Energieniveaus irgendwelche Orbitale definieren lassen. Ich will das Ganze jetzt auch nicht zu sehr im Detail machen, kann bei Bedarf gerne noch geschehen. Wir haben im Grunde einfach nur das Resultat, dass unser 1S-Energieniveau, im Grunde, oder aus diesem 1S-Energieniveau beziehungsweise die Elektronen auf diesem 1S-Energieniveau, die halten sich im 1S-Orbital auf. Dieses 1S-Orbital, das ist, wie gesagt, oder, generell alle S-Orbitale, sind kugelsymmetrisch und das zeichne ich jetzt gerade mal als diese Kugel sozusagen hier hin. Das ist bei den 2S-Orbitalen und 3S und so weiter und so fort, also bei allen S-Orbitalen im Grunde wieder identisch. Da gibt es dann noch irgendwelche Knoten zwischendrin, wichtig ist aber, die Dinger sind im Grunde als Kugeln aufzufassen, sie sind kugelsymmetrisch um den Atomkern. Gut, dann hatten wir als nächstes Energieniveau die sogenannten P-Energieniveaus. Da gab es 3 Stück. Und aus diesen P-Energieniveaus, 2P jetzt meinetwegen, daraus resultieren dann die sogenannten 2P, oder allgemein aufgefasst, P-Orbitale. Wir hatten 3 2P-Energieniveaus, das bedeutet, wir haben auch 3 2P-Orbitale. Und da diese Orbitale ja alle wieder die Aufenthaltswahrscheinlichkeit von Elektronen beschreiben, bedeutet das, dass sich diese Elektronen irgendwo abstoßen werden. Es sind ja negative Ladungsträger im Grunde, und das bedeutet, dass sich diese Orbitale im Grunde so weit es geht, räumlich voneinander weg orientieren werden. Das bedeutet, dass sich die Orbitale im Grunde hier, wenn wir 3 Stück haben, genau auf diesen Achsen befinden werden. Gut, 2P-Orbitale haben eine andere Form, die sind nicht mehr kugelsymmetrisch. Da haben wir es mit der sogenannten Hantelform zu tun. Wenn wir hier auf der x-Achse mal unser Px-Orbital eintragen, das nennt sich dann auch so, da es auf dieser Achse liegt, dann sieht das in etwa so aus. Wie gesagt, das ist die sogenannte Hantelform und das Ganze schaut dann so aus. Die beiden Dinger hier die sind natürlich auch gleich groß. Gut, jetzt haben wir noch eine kleine Besonderheit. Diese Orbitale, beziehungsweise die Orbitalform, die Orbitale resultieren eigentlich aus Wellenfunktionen. Wellenfunktionen, wenn wir mal ganz einfach vorgehen, die können sowohl im negativen Bereich als auch im positiven Bereich irgendwo laufen, also wenn wir die Aufenthaltswahrscheinlichkeit hier mal auftragen, ist relativ unsauber, Entschuldigung, dann bedeutet das, wenn hier die Wahrscheinlichkeit sehr hoch ist, dass wir dieses Elektron antreffen, dann ist es hier sehr sehr unwahrscheinlich. Das bedeutet im Grunde einfach nur, dass diese Wellenfunktion verschiedene Vorzeichen hat, die Aufenthaltswahrscheinlichkeit ist sozusagen entgegengesetzt. Und das bedeutet, dass wir hier diese entgegengesetzten Vorzeichen auch noch irgendwie berücksichtigen können, und das wird dadurch verdeutlicht, in dem wir zum Beispiel eins dieser Orbitallappen sozusagen, irgendwie schraffieren oder irgendwie kenntlich machen. Das berücksichtigt im Grunde einfach nur die verschiedenen Vorzeichen der Wellenfunktion. Gut, wir waren aber eigentlich beim 2Px oder generell bei den Px-Orbitalen, und wir wollten uns anschauen, wie sich die anderen Orbitale orientieren. Wir hatten jetzt also gesehen, dass das Px-Orbital hier auf der x-Achse liegt. Dann gehen wir mal weiter und schauen uns das Py-Orbital an und das liegt nun, wer hätte das gedacht, auf der y-Achse. Ist natürlich auch wieder in dieser Hantelform und wir haben hier auch wieder verschiedene Vorzeichen der Wellenfunktionen. Dann schaut das ganze Ding irgendwie so aus. Also hier Px und das ist Py. Gut, jetzt fehlt noch ein P-Orbital, es sind ja 3 Stück, 3 Energieniveaus und dieses 3. P-Orbital, das liegt nun auf der z-Achse. Also auf dieser Achse hier. Und es ist wieder genau dasselbe, auch wieder eine Hantelform und dann schaut das Ganze in etwa so aus. Gut, damit hätten wir im Grunde gesehen, welchen Sinn diese Orbitale haben und wir haben auch die verschiedenen Formen kennengelernt. Es gibt dann natürlich wie es auch verschiedene oder noch höhere Energieniveaus gibt, gibt es natürlich auch noch höhere Orbitale. Es sind dann die sogenannten D-Orbitale. Da gibt es 5 Stück, es gab ja auch 5 Energieniveaus und es gibt natürlich auch noch die F-Orbitale. Die D-Orbitale, die werden dann interessant bei den Übergangsmetallen und die F-Orbitale, die werden bei den Lanthaniden und Aktiniden gesetzt. Soll jetzt aber nicht Bestandteil diese Videos sein. Ich hoffe das eigentliche Thema war halbwegs verständlich und auf Wiedersehen.

Informationen zum Video
21 Kommentare
  1. Default

    vielen Dank! Das Video hat mir sehr geholfen. Vielleicht ist es für manche die es zum ersten Mal hören etwas anspruchsvoller als andere Videos über Orbitale aber es erklärt wirklich sehr anschaulich diese blöden Diagramme und Co. :) danke nochmal!

    Von Timea1212, vor 2 Monaten
  2. Bianka

    Rechts neben den Kommentaren findest du noch weitere Videos, die sich mit dem Thema befassen. Vielleicht hilft dir eines dieser Videos weiter.
    Viel Erfolg weiterhin beim Lernen!

    Von Bianca Blankschein, vor etwa einem Jahr
  3. Default

    Versteh nichts Gliederung fehlt man weiß gar nicht wann Übers orbitalmodell gesprochen wird nicht gesagt welches Vorwissen man braucht um das Video zu verstehen usw. Schade

    Von Mandana Sarram, vor etwa einem Jahr
  4. Default

    Kann mich meinen Vorgukern nur anschließen. Das Video ist nun wirklich nicht gut gemacht! (technisch und inhaltlich)

    Von Flo 2, vor fast 2 Jahren
  5. Default

    Für eine Studierende die sich schon mit dem Orbitalmodell auseinandergesetzt hat, ist das Video soweit gut. Aber ich kann mir vorstellen, dass Schüler es eher schwer finden, wenn noch kein Vorwissen vorhanden ist.

    Von Cathie Struck, vor fast 2 Jahren
  1. Default

    ich finde es auch nicht gut, nicht wirklich prägnant...

    Von Anne Goehring 97, vor fast 2 Jahren
  2. Default

    vl. weniger Fremdwörter benutzen; mehr wichtige und leicht einzuprägende Merksätze

    Von Jon Petter, vor fast 2 Jahren
  3. Default

    echt scheise bitte neues video

    Von M Raytrub, vor etwa 2 Jahren
  4. Diamond transparent png by absurdwordpreferred

    Ton + Video hätten echt besser sein können... auch die Erklärung ist so lala. Verstehen tut man erst ein wenig,wenn man sich mit dem Orbitalmodell vorher auseinandergesetzt hat!

    Von Nicole G., vor etwa 2 Jahren
  5. Default

    Sehr schlecht erklärt. Und Ton ist schlecht

    Von Baran B, vor mehr als 2 Jahren
  6. Default

    sorry, aber ich habe nichts verstanden...

    Von Sinaida , vor fast 3 Jahren
  7. Default

    das video lädt bei mir nur ich kann es mir nicht ansehen :((

    Von Villa26, vor etwa 3 Jahren
  8. Default

    Super erklärt! :) Mir ist nur nicht ganz klar, woher ich weiß, ob ich z.B. ein px, py, oder pz-Orbital habe. Also wann die "Hantel" auf welcher Achse liegt...?

    Von Ladybird, vor etwa 3 Jahren
  9. Default

    schön

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

    ich versteh nichts:( ????????????????????????????????

    Von Bpjung, vor mehr als 3 Jahren
  11. Default

    Sehr verständlich erklärt, während einer Erklärung schon die Nächste gesehen. Danke

    Von Rudolfhawellek, vor fast 4 Jahren
  12. Img 1100

    Das Video ist echt schlecht gemacht, sehr verwirrend und gar nicht von Grund auf erklärt. Schade...

    Von Wilhelm89, vor fast 4 Jahren
  13. Default

    Super genau das was ich für die Klausur brauch hat mir echt geholfen.
    Vielen dank

    Von Tchasa, vor etwa 4 Jahren
  14. Default

    sollten die orbitale px mit pz nicht miteinander getauscht werden pz geht doch in die höhe oder nicht?

    Von Uli40, vor etwa 4 Jahren
  15. Default

    ???

    Von Rosalba, vor mehr als 4 Jahren
  16. Default

    Sorry, das ist furchtbar und nicht verständlich!

    Von Teipelbi, vor mehr als 4 Jahren
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