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Quantenzahlen

Quantenzahlen beschreiben die Eigenschaften eines Elektrons im Atom, wie Energie und Form. Die vier Quantenzahlen sind die Haupt-, Neben-, Magnet- und Spinquantenzahl. Finde heraus, wie diese Zahlen den Elektronenzustand bestimmen! Interessiert? Das und noch viel mehr erwartet dich im folgenden Text!

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Welche Quantenzahl beschreibt das Hauptenergieniveau eines Elektrons in einem Atom?

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Die Autor*innen
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André Otto
Quantenzahlen
lernst du in der 11. Klasse - 12. Klasse - 13. Klasse

Quantenzahlen Übung

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  • Tipps

    In einigen Fällen ist das Symbol gleich dem Anfangsbuchstaben der Quantenzahl.

    Lösung

    Um mit den Quantenzahlen ein Elektron charakterisieren zu können, musst du das entsprechende Symbol dazu kennen.

    • Hauptquantenzahl (n)
    • Nebenquantenzahl (l)
    • Magnetquantenzahl (m)
    • Spinquantenzahl (s)

  • Tipps

    Die Quantenzahlen charakterisieren die negativen Elementarteilchen eines Atoms.

    Lösung

    Jedes Elektron ist charakterisiert durch vier Quantenzahlen. Dabei hat jedes Elektron seine ganz eigene Kombination an Quantenzahlen. Keine Kombination kommt doppelt vor. Die Hauptquantenzahl n gibt dabei das Hauptenergieniveau an. Die Nebenquantenzahl l das Orbital. Die genaue Gestalt des Orbitals wird durch die Magnetquantenzahl m bestimmt. Um nun wirklich jedes Elektron unterscheidbar zu machen, hat Pauli die Spinquantenzahl s eingeführt. Diese kann genau zwei Werte annehmen: +1/2 oder -1/2.

  • Tipps

    Die Nebenquantenzahl l = 1 entspricht dem p-Orbital.

    Lösung

    p-Orbitale sind hantelförmig. Die drei verschiedenen p-Oribtale können entweder an der x-Achse ausgerichtet sein, an der y-Achse oder an der z-Achse. Die kugelförmigen Orbitale sind s-Orbitale. d-Orbitale sind rosettenförmig.

  • Tipps

    Die Hauptquantenzahl beschreibt das Hauptenergieniveau und die Nebenquantenzahl das Orbital.

    Lösung

    Die Hauptquantenzahl n entspricht dem Hauptenergieniveau, auf dem sich das Elektron befindet. Die Nebenquantenzahl gibt das Orbital an. Dabei steht 0 für ein s-Orbital, 1 für ein p-Orbital, 2 für ein d-Orbital und die 3 für ein f-Orbital. Ein Elektron mit der Hauptquantenzahl 2 und der Nebenquantenzahl 1 befindet sich also in einem 2p-Orbital.

  • Tipps

    Erinnere dich an das Schalenmodell von Bohr.

    Lösung

    Im Bohrschen Atommodell wird die innerste Schale, also die mit dem niedrigsten Energieniveau, als K-Schale bezeichnet. Diese entspricht dann der Hauptquantenzahl 1. Nach der K-Schale kommen die L-Schale, die M-Schale und die N-Schale.

  • Tipps

    An der Ordnungszahl erkennst du, dass Aluminium 13 Elektronen hat. Auf welchen Energieniveaus befinden sie sich?

    Die Periode, in der Aluminium steht, gibt dir die höchstmögliche Hauptquantenzahl an.

    Die Nebenquantenzahl l kann als höchsten Wert n-1 annehmen.

    Die Magnetquantenzahl m kann alle Werte zwischen -l und +l annehmen.

    Lösung

    Aluminium hat 13 Elektronen. Seine Außenelektronen befinden sich auf der dritten Schale. Die höchste Hauptquantenzahl, die damit ein Elektron des Aluminiums charakerisieren kann, ist 3. Die Nebenquantenzahl kann nun Werte von 0, 1 und 2 annehmen. Dabei steht die 0 für ein s-Orbital, die 1 für ein p-Orbital und 2 für ein d-Orbital. Da Aluminium aber keine Elektronen in d-Orbitalen besitzt, kann l in unserem Fall nur 0 und 1 annehmen. Die Magnetquantenzahl m nimmt Werte von -l bis +l an. Sie richtet sich also nach der Nebenquantenzahl. Die Spinquantenzahl s kann genau zwei Werte annehmen, nämlich +1/2 und -1/2.

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