Allgemeine Chemie
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Allgemeine Chemie Fragen zur Chemie, die ihr nicht in eines der Fachforen einordnen könnt, gehören hierher.

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Alt 05.04.2009, 22:26   #1   Druckbare Version zeigen
johnybegood  
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 20
orbitale

Hallo ich habe da mal eine Frage.
Ein Orbital ist eine Wellenfunktion.

Beschreibt diese Wellenfunktion die wellenartige Bewegung eines Elektrons um den Atomkern herum?
Und wenn man ein Orbital genau definieren will, ist es dann der Ort bzw. die räumliche Umgebung, in der sich ein Elektron mit höchster Wahrscheinlichkeit aufhält? Ist dann ein Orbital nicht eher das Quadrat zur Wellenfunktion und nicht nur bloß die Wellenfunktion?

Was ich noch nicht verstehe ist auch das Pauli Prinzip.
Das besagt ja, dass Elektronen nie in allen vier Quantenzahlen übereinstimmen dürfen. Sind dabei die Hauptquantenzahlen K, L, M und N gemeint? heißt das, z.b., dass es verboten ist, dass K, L, M und N jeweils 2 Elektronen nur besitzen? Aber das ist doch eh nicht möglich, weil doch mit den Orbitalen mit dem niedrigsten Energieniveau begonnen wird. Oder hab ich da was falsch verstanden?

Haben alle Elektronen in einer Hauptquantenzahl die gleiche Energie, bzw. sind damit alle Orbitale einer Hauptquantenzahl energetisch äquivalent?

In der Schule haben wir damals gelernt, dass halt in die erste Schale 2 elektronen und in jeder weiteren Elektronenschale 8 Elektronen max. hineinpassen.
Nun habe ich mich mit diesem Quantenmodell befasst und irgendwie sehe ich den zusammenhang nicht. die erste hauptquantenzahl kann ja nach der regel 2n², 2 elektronen fassen. Das stimmt überein. Aber die dritte Hauptquantenzahl z.B. kann schon 18 Elektronen halten.

Ich hoffe ich habe meine Fragen deutlich genug zum Ausdruck gebracht, ich würde mich über Hilfe freuen.

Danke!
johnybegood ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 05.04.2009, 22:32   #2   Druckbare Version zeigen
Jingles Männlich
Mitglied
Beiträge: 1.872
AW: orbitale

Hast du dir bereits den Wikipedia-Artikel durchgelesen? (http://de.wikipedia.org/wiki/Orbital)
Da sollten deine Fragen eigentlich geklärt werden. Wenn nicht - nochmal nachfragen.


Gruß
Oliver
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Tá fuisce níos measa ná beoir.
Jingles ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 05.04.2009, 23:42   #3   Druckbare Version zeigen
DaTei Männlich
Mitglied
Beiträge: 995
AW: orbitale

Zitat:
Zitat von johnybegood Beitrag anzeigen
Hallo ich habe da mal eine Frage.
Ein Orbital ist eine Wellenfunktion.

Beschreibt diese Wellenfunktion die wellenartige Bewegung eines Elektrons um den Atomkern herum?
Die wellenartige Bewegung eines Elektrons um den Atomkern geht eher auf deBroglie zurück. Ein Orbital ist eine Einelektronwellenfunktion, vierdimensional und komplex; das kann man sich schlecht vorstellen, aber mathematisch exakt beschreiben.

Zitat:
Zitat von johnybegood Beitrag anzeigen
Und wenn man ein Orbital genau definieren will, ist es dann der Ort bzw. die räumliche Umgebung, in der sich ein Elektron mit höchster Wahrscheinlichkeit aufhält? Ist dann ein Orbital nicht eher das Quadrat zur Wellenfunktion und nicht nur bloß die Wellenfunktion?
Ein Orbital ist KEINE Wahrscheinlichkeitsdichte, sondern wie gesagt eine Einelektronenwellenfunktion bzw. Zustandsfunktion. Zur Wahrscheinlichkeit gelangt man erst über die Bornsche Intepretation einer Zustandsfunktion. Dass Orbitale als Aufenthaltwahrscheinlichkeiten dargestellt werden, dient zur einfacheren Vorstellung und wird von vielen Schulbüchern genutzt, es ist aber nicht korrekt.

Zitat:
Zitat von johnybegood Beitrag anzeigen
Was ich noch nicht verstehe ist auch das Pauli Prinzip.Das besagt ja, dass Elektronen nie in allen vier Quantenzahlen übereinstimmen dürfen. Sind dabei die Hauptquantenzahlen K, L, M und N gemeint? heißt das, z.b., dass es verboten ist, dass K, L, M und N jeweils 2 Elektronen nur besitzen? Aber das ist doch eh nicht möglich, weil doch mit den Orbitalen mit dem niedrigsten Energieniveau begonnen wird. Oder hab ich da was falsch verstanden?
Die Charakterisierung eines Elektrons in der Atomhülle erfolgt durch 4 Quantenzahlen: Hauptquantenzahl n, Nebenquantenzahl, l, Magnetquantenzahl m, Spinquantenzahl s. Ein Orbital charakterisiert durch n, l, m darf nur mit zwei Elektronen unterschiedlichen Spins bestetzt werden.

Zitat:
Zitat von johnybegood Beitrag anzeigen
Haben alle Elektronen in einer Hauptquantenzahl die gleiche Energie, bzw. sind damit alle Orbitale einer Hauptquantenzahl energetisch äquivalent?
Beim Wasserstoffatom ja, bei Mehrelektronensystemen nein.

Zitat:
Zitat von johnybegood Beitrag anzeigen
In der Schule haben wir damals gelernt, dass halt in die erste Schale 2 elektronen und in jeder weiteren Elektronenschale 8 Elektronen max. hineinpassen.
Nun habe ich mich mit diesem Quantenmodell befasst und irgendwie sehe ich den zusammenhang nicht. die erste hauptquantenzahl kann ja nach der regel 2n², 2 elektronen fassen. Das stimmt überein. Aber die dritte Hauptquantenzahl z.B. kann schon 18 Elektronen halten.
Die maximale Besetzung der Energieniveaus stimmt beim Bohrschen Atommodell und Quantenmechanischen Atommodell überein, 2n²; das Orbitalmodell ist nur eine Erweiterung der Borschen Theorie insofern darf die dritte Schale natürlich 18 Elektronen haben. Nur das letzte Energieniveau darf mit maximal 8 Elektronen besetzt sein.
__________________
Der Beginn aller Wissenschaften ist das Staunen, dass die Dinge so sind, wie sie sind. Aristoteles
DaTei ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 06.04.2009, 00:05   #4   Druckbare Version zeigen
Rinat Männlich
Mitglied
Beiträge: 50
AW: orbitale

Ich denke, wenn sich jemand schon die Mühe gemacht hat, sein Problem so ausführlich beschrieben hat, kann derjenige auch eine Antwort auf seine Fragen erwarten, auch weil bei dem Wiki-Artikel einige Sachen etwas kurz kommen (z.B. Pauli-Prinzip).

Zitat:
Ein Orbital ist eine Wellenfunktion. [...] Ist dann ein Orbital nicht eher das Quadrat zur Wellenfunktion und nicht nur bloß die Wellenfunktion?
Kann man so schon nicht sagen. Ein Orbital ist ein Raum mit einer bestimmten Aufenthaltswahrscheinlichkeit (AWK) eines Elektrons. Die Psi-Funktion (Wellenfunktion) quadriert beschreibt diese AWK mathematisch. Die Psi-Funktion selbst ist sehr abstrakt und man kann sich unter ihr nichts vorstellen.

Zitat:
Und wenn man ein Orbital genau definieren will, ist es dann der Ort bzw. die räumliche Umgebung, in der sich ein Elektron mit höchster Wahrscheinlichkeit aufhält?
Mit 99%-iger Wahrscheinlichkeit, genau. Es kann aber auch passieren, dass dein Elektron ein Kilometer von deinem Atomkern entfernt auftaucht.

Zitat:
Beschreibt diese Wellenfunktion die wellenartige Bewegung eines Elektrons um den Atomkern herum?
Nein, da verwechselst du etwas. Mit der Orbitaltheorie bewegen sich die Elektronen nicht wellenartig um den Atomkern. Siehe http://de.wikipedia.org/wiki/Bohrsches_Atommodell

Zitat:
Was ich noch nicht verstehe ist auch das Pauli Prinzip.
Das besagt ja, dass Elektronen nie in allen vier Quantenzahlen übereinstimmen dürfen. Sind dabei die Hauptquantenzahlen K, L, M und N gemeint? heißt das, z.b., dass es verboten ist, dass K, L, M und N jeweils 2 Elektronen nur besitzen?
Du hast dir die Antwort praktisch selbst gegeben. Es gibt vier Quantenzahlen, 2 Elektronen dürfen nicht in allen 4! QZ übereinstimmen. Die Hauptquantenzahl ist nur eine davon.

Zitat:
Haben alle Elektronen in einer Hauptquantenzahl die gleiche Energie, bzw. sind damit alle Orbitale einer Hauptquantenzahl energetisch äquivalent?
Nein, nicht energetisch äquvalent. (Außer beim H-Atom)

Zitat:
die erste hauptquantenzahl kann ja nach der regel 2n², 2 elektronen fassen. Das stimmt überein. Aber die dritte Hauptquantenzahl z.B. kann schon 18 Elektronen halten.
Deine Regel 2n2 gilt für Anzahl der GESAMTelektronen. Dein Bsp. für die 3. HQZ: 18 Elektronen. 2 in der ersten, 8 in der zweiten und nochmal 8 in der dritten HQZ macht max. 18 Elektronen.

Hoffe, dir einigermassen helfen zu können.

Gruß,
Rinat
Rinat ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 06.04.2009, 00:44   #5   Druckbare Version zeigen
Jingles Männlich
Mitglied
Beiträge: 1.872
AW: orbitale

Zitat:
Zitat von Rinat
Ein Orbital ist ein Raum mit einer bestimmten Aufenthaltswahrscheinlichkeit (AWK) eines Elektrons. Die Psi-Funktion (Wellenfunktion) quadriert beschreibt diese AWK mathematisch.
Streng genommen beschreibt das Betragsquadat der Wellenfunktion die Aufenthaltwahrscheinlichkeitsdichte. Man mag den Begriff der Haarspalterei in den Raum werfen...


Gruß
Oliver
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Tá fuisce níos measa ná beoir.
Jingles ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 06.04.2009, 07:15   #6   Druckbare Version zeigen
juergen64  
Mitglied
Beiträge: 657
AW: orbitale

Hallo,

wo wir schon beim Haarespalten sind:

Zitat:
Zitat von Rinat Beitrag anzeigen
Ein Orbital ist ein Raum mit einer bestimmten Aufenthaltswahrscheinlichkeit (AWK) eines Elektrons.
Nein. Auch wenn es zunehmend in Vergessenheit zu geraten scheint: "Orbital" ist schlicht und einfach ein anderer Name für die Einelektronen-Wellenfunktion Psi. Der Begriff hat zunächst einmal nichts mit irgendwelchen Räumen oder Aufenthaltswahrscheinlichkeiten zu tun. Daß man das Betragsquadrat der Wellenfunktion als Wahrscheinlichkeitsdichte für den Aufenthaltsort des Elektrons interpretieren kann, ist erst der nächste Schritt.

Gruß,
Jürgen
juergen64 ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 06.04.2009, 17:08   #7   Druckbare Version zeigen
DaTei Männlich
Mitglied
Beiträge: 995
AW: orbitale

siehe 2. Antwort

Zitat:
Zitat von DaTei Beitrag anzeigen
Ein Orbital ist KEINE Wahrscheinlichkeitsdichte, sondern wie gesagt eine Einelektronenwellenfunktion bzw. Zustandsfunktion. Zur Wahrscheinlichkeit gelangt man erst über die Bornsche Intepretation einer Zustandsfunktion. Dass Orbitale als Aufenthaltwahrscheinlichkeiten dargestellt werden, dient zur einfacheren Vorstellung und wird von vielen Schulbüchern genutzt, es ist aber nicht korrekt.
__________________
Der Beginn aller Wissenschaften ist das Staunen, dass die Dinge so sind, wie sie sind. Aristoteles
DaTei ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 06.04.2009, 19:08   #8   Druckbare Version zeigen
Rinat Männlich
Mitglied
Beiträge: 50
AW: orbitale

Zitat:
Zitat von juergen64 Beitrag anzeigen
Auch wenn es zunehmend in Vergessenheit zu geraten scheint: "Orbital" ist schlicht und einfach ein anderer Name für die Einelektronen-Wellenfunktion Psi. Der Begriff hat zunächst einmal nichts mit irgendwelchen Räumen oder Aufenthaltswahrscheinlichkeiten zu tun. Daß man das Betragsquadrat der Wellenfunktion als Wahrscheinlichkeitsdichte für den Aufenthaltsort des Elektrons interpretieren kann, ist erst der nächste Schritt.
Zitat:
Ein Orbital ist KEINE Wahrscheinlichkeitsdichte, sondern wie gesagt eine Einelektronenwellenfunktion bzw. Zustandsfunktion. Zur Wahrscheinlichkeit gelangt man erst über die Bornsche Intepretation einer Zustandsfunktion. Dass Orbitale als Aufenthaltwahrscheinlichkeiten dargestellt werden, dient zur einfacheren Vorstellung und wird von vielen Schulbüchern genutzt, es ist aber nicht korrekt.
Das stimmt alles, allerdings bin ich der Auffassung, dass man Schüler, die erst in die Materie einsteigen, nicht gleich die schweren Brocken vor die Füße werfen sollte. Deshalb wird einem Schüler im Physikunterricht auch nicht gleich der Wellen/Teilchen-Dualismus des Lichts beigebracht sondern fängt erst mit der Strahlentheorie an.

Aber wie gesagt, genau genommen stimmts.

Gruß,
Rinat
Rinat ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 06.04.2009, 19:18   #9   Druckbare Version zeigen
Jingles Männlich
Mitglied
Beiträge: 1.872
AW: orbitale

Ist der TES etwa doch (noch) Schüler? Ich habe seine Aussage

Zitat:
Zitat von johnybegood
In der Schule haben wir damals gelernt[...]
so gedeutet, dass er aus wohl aus der Schule raus ist (daher der Einwurf mit der Haarspalterei).


Gruß
Oliver
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Jingles ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 06.04.2009, 19:20   #10   Druckbare Version zeigen
Rinat Männlich
Mitglied
Beiträge: 50
AW: orbitale

Zitat:
Zitat von Jingles Beitrag anzeigen
Ist der TES etwa doch (noch) Schüler? Ich habe seine Aussage



so gedeutet, dass er aus wohl aus der Schule raus ist (daher der Einwurf mit der Haarspalterei).


Gruß
Oliver
Schüler hin oder her, gemäß seinen Aussagen, würde ich nicht gerade sagen, dass Jonny ein Quatenphysikcrack auf dem Gebiet ist.
Nicht übel nehmen.
Rinat ist offline   Mit Zitat antworten
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Alt 06.04.2009, 19:25   #11   Druckbare Version zeigen
bm  
Moderator
Beiträge: 54.171
AW: orbitale

Soll ich den Thread spalten:

a) Ursprüngliche Frage
b) Spekulation über den Status des TES?
bm ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 06.04.2009, 19:26   #12   Druckbare Version zeigen
Jingles Männlich
Mitglied
Beiträge: 1.872
AW: orbitale

Es ist zugegeben auch schwierig in solche Thematiken einzusteigen, wenn man jahrelang mit zwar mehr oder weniger anschaulichen, streng genommen aber irrigen Interpretationen bombadiert wird (Uni nicht unbedingt ausgenommen - was man hier teilweise liest, was Professoren (angeblich) von sich gegeben haben sollen...). In diesem Sinne genug von meiner Seite, alles nötige sollte gesagt worden sein.


Gruß
Oliver
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Jingles ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 06.04.2009, 19:26   #13   Druckbare Version zeigen
Jingles Männlich
Mitglied
Beiträge: 1.872
AW: orbitale

Zitat:
Zitat von bm Beitrag anzeigen
Soll ich den Thread spalten:

a) Ursprüngliche Frage
b) Spekulation über den Status des TES?
Ja. a) beibehalten, b) löschen.


Gruß
Oliver
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Jingles ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 06.04.2009, 19:27   #14   Druckbare Version zeigen
bm  
Moderator
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AW: orbitale

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