Jenseits des Wasserstoffatoms Ich will mehr über die anderen Elemente als Wasserstoff wissen. Sie sagten, dass jedes Element seinen eigenen Satz von Spektrallinien hat und behaupteten, dass diese durch Energieniveaus und Quantensprünge erklärt werden können, aber in Wirklichkeit haben wir bisher nur über das Wasserstoffatom gesprochen. Oh, ich bewundere deine Hartnäckigkeit. Es stimmt, dass es zwischen Himmel und Erde weit mehr als nur das Wasserstoffatom gibt — 115 verschiedene Elemente wurden bisher entdeckt oder im Labor hergestellt. Ich will dir ein interaktives Periodensystem der Elemente zeigen, welches bis zur Ordnungszahl 36, d.h. bis Krypton (Kr) geht. Das Diagramm sollte sich schon in einem anderen Fenster deines Browsers geöffnet haben, wenn dein Browser Javascript versteht; wenn das nicht der Fall ist, dann klicke hier: , um es jetzt zu öffnen. Hey, wenn man die verschiedenen Elemente anklickt, so sieht man ihre Spektrallinien und wie viele Elektronen sie haben. Aber was bedeuten s, p und d? Na ja...wollen wir mal oben anfangen, mit unserem alten Kumpel Wasserstoff; klicke mal drauf. Er hat nur ein Proton, mit einem Elektron...ich werde nicht sagen "das um das Proton kreist", da dies das in Verruf geratene Rutherfordmodell ist, sondern, das in einer mehr oder weniger verschwommenen Art und Weise um das Proton schwebt. Sie meinen, wie in einer dieser Wahrscheinlichkeitswolken, die wir im Schrödingermodell gesehen haben? Ganz genau. Jede neue Form der Wolke stellt einen verschiedenen "Zustand" des Elektrons dar. Wir haben über Energieniveaus gesprochen; das Energieniveau des Elektrons ist eine Eigenschaft, durch die sich die Zustände voneinander unterscheiden. In jedem Niveau bzw. in jedem Zustand hat das Elektron eine spezifische Energie und einen spezifischen Satz von Wahrscheinlichkeiten, an verschiedenen Orten aufzutauchen. Und die Spektrallinien des Wasserstoffatoms entstehen, wenn das Elektron von einem Niveau in ein anderes springt — ich erinnere mich, dass wir über dieses Zeug gesprochen haben. O.k., also gut. Helium, das nächste Element in der Reihe, hat zwei Protonen, und, als neutrales Atom, zwei Elektronen... Ich verstehe nicht, wieso Sie "als neutrales Atom" sagen. Hat es denn nicht immer zwei Elektronen? Ein gegebenes Element hat immer die gleiche Anzahl von Protonen, aber die Anzahl von Elektronen kann sich ändern. Wenn jedoch ein Element neutral ist, so wie wir es hier dargestellt haben, hat es genau so viele Elektronen wie Protonen. Klicke jetzt mal auf Helium im anderen Fenster. Ich sehe zwei Elektronen — aber was ich immer noch nicht verstehe, ist, wieso das Spektrum von Helium so ganz anders ist als das von Wasserstoff. Wenn es auf die gleiche Art entsteht, d.h. durch Sprünge der Elektronen von einem Niveau in ein anderes, so müssen beim Helium diese Niveaus anders sein als beim Wasserstoff. Das stimmt ganz genau. Der Unterschied kommt von den zusätzlichen geladenen Teilchen. Zunächst mal wird jedes Elektron vom Kern durch eine zweimal größere Ladung als bei Wasserstoff angezogen, und dies verändert den Satz der "erlaubten" Energien. Zudem kommt hinzu, dass die beiden gleich geladenen Elektronen sich abstoßen, und dies hat auch eine Auswirkung auf die erlaubten Zustände. OK, ich glaube, ich verstehe, wie das ganze Periodensystem aufgebaut wird. Man fügt noch ein Proton und noch ein Elektron hinzu, und man erhält einen neuen Satz von verschiedenen Spektrallinien. Das stimmt im wesentlichen. Wie du aber sehen wirst, muss man die Elektronen auf eine ganz bestimmte Art hinzufügen...

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