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Ar­beits­blatt: Größe der Atome

Kom­pe­ten­zen:

In­halt pbK ibK
Die Io­ni­sie­rungs­en­er­gi­en bei Ato­men mit stei­gen­der Kern­la­dungs­zahl wach­sen an. Aus die­sen Daten kön­nen die Grö­ßen der Atome ver­glei­chen wer­den.

2.1.2 Hy­po­the­sen zu phy­si­ka­li­schen Fra­ge­stel­lun­gen auf­stel­len

2.1.11 mit­hil­fe von Mo­del­len Phä­no­me­ne er­klä­ren und Hy­po­the­sen for­mu­lie­ren

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:

  • Den Zu­sam­men­hang zwi­schen der Größe der Io­ni­sie­rungs­en­er­gie und dem Ab­stand zwi­schen dem be­tref­fen­den Elek­tron und Kern er­ken­nen.
  • Mit stei­gen­der Kern­la­dung wird die An­zie­hung grö­ßer und die Ab­stän­de zwi­schen den Elek­tro­nen und dem Kern klei­ner.
  • Die Größe der Atome nimmt i.d.R. in­ner­halb einer Pe­ri­ode mit wach­sen­der Kern­la­dungs­zahl ab.
  • Die äu­ße­ren Elek­tro­nen tra­gen wegen ihrer nur ge­rin­gen Bin­dung zur che­mi­schen Re­ak­ti­vi­tät des Atoms bei.

Pro­blem­stel­lung:

Sind ver­schie­de­ne Atome gleich groß?

Die fol­gen­de Gra­fik zeigt die Io­ni­sie­rungs­en­er­gi­en je­weils aller Elek­tro­nen der Atome Na­tri­um (Na) bis Phos­phor (P).

Schaubild Ionisierungsenergien aller Elektronen der Atome Natrium bis Phosphor

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

Auf­ga­ben:

  1. Ver­glei­che die Ver­läu­fe der Io­ni­sie­rungs­en­er­gi­en bei die­sen ver­schie­de­nen Ato­men und stel­le Ge­mein­sam­kei­ten und Un­ter­schie­de her­aus.
  2. Er­klä­re den An­stieg der Werte für die bei­den Elek­tro­nen mit den je­weils höchs­ten Io­ni­sie­rungs­en­er­gi­en von Na­tri­um- bis zum Phos­pho­ra­tom.
  3. Stel­le be­grün­det eine Hy­po­the­se auf, wie sich die Größe der Atome von Na­tri­um bis Phos­phor än­dern wird.
  4. Er­läu­te­re, wel­che Ver­mu­tung über die Elek­tro­nen na­he­liegt, für die nur eine sehr ge­rin­ge Io­ni­sie­rungs­en­er­gie auf­ge­wen­det wer­den muss.
  5. Er­läu­te­re, warum ge­ra­de die Elek­tro­nen mit sehr ge­rin­ger Io­ni­sie­rungs­en­er­gie für che­mi­sche Re­ak­tio­nen wich­tig sind.

 

Lö­sun­gen

 

Ar­beits­blatt: Größe der Atome: Her­un­ter­la­den [docx][33 KB]

 

Wei­ter zu Lö­sun­gen