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Ar­beits­blatt: En­er­gie­stu­fen

Kom­pe­ten­zen:

In­halt pbK ibK
Auf­grund der ver­schie­de­nen Io­ni­sie­rungs­en­er­gi­en bei einem Atom kön­nen ver­schie­de­ne Ab­stän­de der Elek­tro­nen zum Kern an­ge­nom­men wer­den

2.1.13 ihr phy­si­ka­li­sches Wis­sen an­wen­den, um Pro­blem- und Auf­ga­ben­stel­lun­gen ziel­ge­rich­tet zu lösen

2.2.2 funk­tio­na­le Zu­sam­men­hän­ge zwi­schen phy­si­ka­li­schen Grö­ßen ver­bal be­schrei­ben (zum Bei­spiel „je-desto“-Aus­sa­gen)

2.2.6 Sach­in­for­ma­tio­nen und Mess­da­ten aus einer Dar­stel­lungs­form ent­neh­men

3.3.1 (3) die Funk­ti­on von Mo­del­len in der Phy­sik er­läu­tern (an­hand des Teil­chen­mo­dells und der Mo­dell­vor­stel­lung von Ato­men)

3.3.4 (1) die Struk­tur der Ma­te­rie im Über­blick be­schrei­ben und den Auf­bau des Atoms er­läu­tern (Atom­hül­le, Atom­kern, Elek­tron, Pro­ton, Neu­tron, Quarks, Kern­la­dungs­zahl, Mas­sen­zahl, Iso­to­pe)

Vor­aus­set­zun­gen:

Che­mie 3.​2.​1.​2 (1) Atome, Mo­le­kü­le und Io­nen­grup­pen als Stoff­teil­chen be­schrei­ben

  • Die Kraft zwi­schen einem Elek­tron und dem Kern hängt ent­schei­dend von deren Ab­stand ab.
  • Bei ge­rin­gem Ab­stand zwi­schen den Ob­jek­ten, d. h. bei grö­ße­rer An­zie­hungs­kraft, be­nö­tigt man mehr En­er­gie, um die Ob­jek­te wie­der voll­stän­dig zu tren­nen, als wenn diese weit aus­ein­an­der sind.

Ziele:

  • Die Ab­schir­mung der Kern­la­dung durch die nahe am Kern be­find­li­chen Elek­tro­nen er­ken­nen.
  • Ab­sto­ßen­de Kräf­te unter den Elek­tro­nen be­rück­sich­ti­gen.
  • Deut­li­che Un­ter­schie­de in den je­wei­li­gen Io­ni­sie­rungs­en­er­gi­en.
  • Der Atom­kern hat ver­mut­lich eine ku­gel­för­mi­ge Ge­stalt.
  • Die En­er­gie­ni­veaus der ein­zel­nen Elek­tro­nen im Atom sind zum Teil sehr un­ter­schied­lich.

Pro­blem­stel­lung:

Wel­che En­er­gie haben die ver­schie­de­nen Elek­tro­nen eines Atoms?

Hin­weis:

Ein Ma­gne­si­uma­tom hat eine Kern­la­dungs­zahl von 12.

Auf­ga­ben:

  1. Gib an, wie viele Elek­tro­nen in der Atom­hül­le eines elek­trisch neu­tra­len Ma­gne­si­uma­toms ste­cken.
  2. Man be­nö­tigt En­er­gie, um ein Elek­tron voll­stän­dig vom Kern zu lösen. Gib an, wel­che La­dung das Ma­gne­si­uma­tom da­nach trägt und wie man ein ge­la­de­nes Atom nennt.

Man kann ein Elek­tron nach dem an­de­ren vom Ma­gne­si­uma­tom ent­fer­nen. Die dafür je­weils be­nö­tig­ten Io­ni­sie­rungs­en­er­gi­en sind in der fol­gen­den Ab­bil­dung dar­ge­stellt.

Schaubild Ionisierungsenergien

Da­ten­quel­le: http://​www.​per​iode​nsys​tem.​info/​ele­men­te vom 2.3.2017

  1. Be­schrei­be den Ver­lauf der Io­ni­sie­rungs­en­er­gi­en vom ers­ten bis zum letz­ten ab­zu­spal­ten­den Elek­tron.
  2. Er­läu­te­re, wel­che Schluss­fol­ge­run­gen dies über die en­er­ge­ti­sche Lage des je­wei­li­gen Elek­trons im Atom zu­lässt.
  3. Zeich­ne für das Ma­gne­si­uma­tom ein En­er­gie­stu­fen­mo­dell für alle Elek­tro­nen. Hin­weis: En­er­ge­tisch dicht zu­sam­men­lie­gen­de Elek­tro­nen kann man auf einem Ni­veau zeich­nen.

Vom 3. bis zum 10. ab­ge­spal­te­ten Elek­tron gibt es zwar keine Sprün­ge, je­doch steigt die zur Ab­spal­tung not­wen­di­ge En­er­gie lang­sam an.

  1. Er­klä­re die­sen Be­fund. Be­rück­sich­ti­ge dabei, dass die La­dung des Kerns hier­bei immer gleich groß bleibt.

 

 

Ar­beits­blatt: En­er­gie­stu­fen: Her­un­ter­la­den [docx][29 KB]

 

Wei­ter zu Elek­tro­nen­ab­stän­de zum Kern