Quantenmechanisches Atommodell
Matthias Schöne
https://www.youtube.com/watch?v=Dm44Dl3BUO0

Transkript (automatisch erstellt)

0:00 hallo und herzlich willkommen zu einem neuen lern video heute geht es weiter mit dem quantenmechanischen atom modell
0:07 wir hatten ja in der letzten in den letzten lernen video die das bosch atom modell behandelt und gesehen dass es zwar rechnerisch ganz paar vorteile gibt
0:15 aber auch konzeptionell auf jeden fall viele nachteile und wir hatten aber auch kurz angedeutet dass die boj mit seinem bestehenden wellen da schon wichtigen
0:24 hinweis liefert wie man das bosch atom modell erweitern kann zu einem brand mechanisch natur modell und ich will es ein kurzes video zeigen in dem erklärt
0:32 wird wie man sozusagen über die stehenden wellen beide boy auf das quantenmechanische atom modell und das orbital modell kann man ja auch sagen
0:40 dazu gekommen ist wie werden die elektronen im atom von chemikern geschrieben [Musik]
0:51 die sogenannten atomlobby thale werden als visualisierung der aufenthalts wahrscheinlichkeit des elektrons im atom eingeführt hier zu sehen sind die orte
1:02 maximale aufenthalts wahrscheinlichkeit für das sp und digital hinter dieser wahrscheinlichkeit liegt allerdings die unsichtbare interferenz fähige
1:13 schwingung in der kranken dimension hier visualisiert durch an drehen das rad dem es kapital liegt die schwingung ohne knoten linie zugrunde dem kapital liegt
1:29 die schwingung mit einer knoten linie zu grunde also l gleich 1 betrachten wir den zusammenhang zum kapital einmal genauer auf eine einzelne kugel schale
1:40 haben wir bereits den spannungszustand l gleich einst kennengelernt schneiden wir den raum wie eine zwiebel auf ergeben sich viele kugel schalen die
1:52 knoten linie wird im raum zu einer knoten ebene die maximale schwingungs amplitude nimmt bei sehr großem abstand zum atomkern wieder ab
2:02 in der chemie wird nicht die gesamte schwingung im raum dargestellt sondern nur der ort maximaler aufenthalts wahrscheinlichkeit was den orten mit
2:11 größter schwingungs amplitude entspricht [Musik] so ergibt sich diese darstellung des kapitals dies gilt auch für alle
2:25 weiteren orbitale die knoten linien bzw knoten flächen werden aus der quanten dimension in die atom orbitale im raum sozusagen vererbt
2:35 und lassen sich dort wieder entdecken so stimmt die chemie in der physik [Musik]
2:49 gut also dass ein kurzer einblick in das spital modell und wir wollen es noch mal ganz kurz zusammenfassen also die energieniveaus in der atom-
2:58 helle hängt von einer zahl and mid and von also natürlichen zahlen ab und für das wasserstoffatom hatten wir schon herausgefunden mit unserem burschen atom
3:07 modell das es eine grundzustand energie ist ja und dass das die energie von 1 durch ein quadrat abhängt man kann es auch so schreiben hier wieder mit dieser
3:16 rück berg in dem fall ist es jetzt hier die wellenlänge manchmal dass die frequenz manchmal die energie wie gesagt da muss man manchmal mit h oder mit zehn
3:23 multiplizieren wichtig ist aber auch hier dass man im sieht dass der zusammenhang zu eins durch ein quadrat gegeben ist für endlich eins ergibt sich
3:31 der grund zustand den wir schon ausgerechnet haben beim waschen atom modell für zwei der erste angeregten zustand und so weiter und man erhält
3:38 verschiedene energetische zustände und wahrscheinlichkeit verteilung digitale sehen wir hier unten bei der endlich eins ergibt sich ein sehr leichtes
3:46 orbital also sehr einfach aussehen das original das einfach ein bärisches kugelförmiges kapital und mit 95 prozent wahrscheinlichkeit sind die elektronen
3:57 hier zu finden für end gleich eins für end gleich zwei gibt es schon ein bisschen komplizierter aus denn hier kommen verschiedene knoten flächen dazu
4:05 neben der haupt quanten zahlt energiekennzahl enden ergibt sich weitere quanten zahlen mit l mit m und auch mit es die werden jetzt noch genau
4:15 kennenlernen des elz stets dafür wieviel knoten flächen es gibt und dann diese verschiedene konfigurationen die drei verschiedenen konfigurationen - 10 und
4:26 plus eins die er geben sie aus der sogenannten magnet kanten zahl also hier nochmal dargestellt dass orbital ferien gleich eins und das original ferien
4:35 gleich zwei und wenn jetzt noch weiter nach oben geht sozusagen mit n dann ergeben sich immer kompliziertere werden orbitale aber was man uns was man sich
4:44 merken muss ist dass die orbitale immer die den raum mit dem größten aufenthalts wahrscheinlichkeit angibt wir können aber den genauen ort der elektronen in
4:54 der quantenphysik nicht angeben hier sehen sie die verschiedenen kwanten soll also wir kennen die haupt könnten zahl
5:00 schon als das energieniveau mit 123 es gibt die neben quanten zahl das ist der so genannte bahn drehimpuls den haben wir ein letztes video schon
5:10 kennengelernt als sozusagen den schwung im kreis richtung auf einem kreis und das kennzeichnen die anzahl der knoten flächen orbital bei 12 weil das
5:19 sozusagen das ist hier eine knoten fläche gibt dann haben wir die magnet krankenzahl die hat sich was mit dem magnetismus zu tun dass wir uns dann
5:27 noch genauer anschauen und sie kennzeichnen orbitale mit gleichen hotel aber unterschiedliche orientierung und zwar von 11 bis 11 also für end gleich
5:37 zwei würde sicher l gleich 1 ergeben also 0 und 1 und dann würde die magnetkarten zahl also lauten - 10 und 1 und damit ergeben sich die drei
5:46 verschiedenen flächen die wir jetzt hier sehen und dann haben wir noch die spin quanten zahl das ist so ein sogenannter eigenen rotation so kann man sich die
5:55 vorstellen und sie hatte keinen einfluss auf das hôpital aber sie hat dann einfach darauf wie viele elektronen in einem energien wo in einer schale
6:04 vorhanden sein können und zwar gibt es hier zwei möglichkeiten bin ab oder es bedauernd also der elektronen können mit dem eigenen puls nach oben oder nach
6:12 unten kreisel man kann auch sagen das sind die die eigentlichen puls ist nach oben oder nach unten gerichtet und sie treten sie entweder links herum oder
6:21 rechts herum so kann man es recht aussagen und damit ergeben sich die gesamtzahl der elektronen pro niveau das kennen sie sicherlich aus der chemie
6:29 da wurde gesagt ohne begründung meistens dass die anzahl elektronen pro energieniveau 2 m ² beträgt wie kommt man auf diese formel 2 m ² das ergibt
6:41 sich aus dem sogenannten pauli prinzip dass pauli prinzip besagt in einem atom können niemals zwei elektronen vier identische quanten zahlen besitzen die
6:51 atome sozusagen im einen energieniveau dürfen sich nicht zu ähnlich sein sie müssen sich zumindest in einer quanten zahl unterscheiden
6:57 und dann gibt es zu einer haupt krankenzahlen immer genau zwei in quadrath andere quanten sein ich will es kurz andeuten warum das so
7:05 ist wir haben jetzt also en festgelegt dann wissen wir das ist bei bm sozusagen bekannten zahlen doch zumindestens von 0 bis 1 -1 verschiedene
7:19 neben quanten zahlen gibt also die elektronen sind zwar in en gleich aber die können sich in von null bis minus 1 varianten unterscheiden wenn jetzt l
7:30 gleich ist können sie sich immer noch in der magnet quanten zahlen unterscheiden und zwar von minus 1 bis plus l also insgesamt wenn wir erzählen dann
7:39 die 0 und dann 1 bis l also nochmal l 211 +1 varianten und selbst wenn hier erste sie die haupt könnten zahl die nebenkosten zahlen und
7:49 auch die magnetkarten zeitgleiches können sich immer noch im spin unterscheiden durch ich bin ab und spin down und daher gibt sich diese summen
7:56 formel ja also wir sehen hier erst beim spin zwei verschiedene möglichkeiten dann bei der magnet quanten zahlen 211 +1 verschiedene möglichkeiten
8:07 und dann natürlich immer in den nebenkosten zahlen von 0 bis 1 also wenn wir jetzt hier durchgehend das heißt ist ein summen zeichen das heißt hier wird
8:17 alles summiert für l gleichen das bist ungünstiges beispiel für ein bestimmtes l gibt es hier gleich ist dann gibt es 211 +1 verschiedene magnet quanten
8:29 zahlen und dann zu jeder magnetplatten zahl jeweils 2 spinnt brannten zahlen und das kann man alles zusammenrechnen und dann ergibt sich zwei im quadrat
8:39 wen es interessiert wie man das sozusagen von dieser summen formeln genau auf diese zwei im quadrat kommt der kann sich mal rechts informieren
8:46 dadurch ein extra video gemacht und da wird es genau erklärt durch bewiesen durch induktion also vor allem mathe leistungskurs ist es sicherlich ganz
8:54 interessant aber was wir festhalten wollen sozusagen es gibt in dem energieniveau 2 m ² verschiedene elektronen mit anderen freunden zahlen
9:03 und damit verschiedene elektronen und das paul prinzip besagt dass elektronen niemals vier identische krankenzahlen besitzen dürfen und damit ergibt sich
9:15 dass schalen modell die nachstehende abbildung zeigt welche kanzlei sich jeweils in der haupt ganz neu zu ordnen lassen also bei end gleich
9:23 eins haben wir ja mit 2 ein quadrat natürlich dann nur zwei möglichkeiten das pin up und spin down dann haben wir bei and gleich zwei haben
9:33 wir die möglichkeiten 0 und 1 4 l und das spaltet sich dann weiter auf von 1 0 bei gleich null hast du nicht weiter auf prinzip und bei 1 ebenen drei
9:49 varianten - 10 und 1 und dann jeweils auch bei den null natürlich in zwei möglichkeiten spin up spin down den abstieg
9:57 und jetzt bei 3 gibt es schon mehr möglichkeiten insgesamt 18 21 quadrat also zweimal 3 ins quadrat sind 18 dann teilt sich das senkrecht 3 auf 1
10:07 012 beim bahn trampusch banden zahl die null bleibt wieder bestehen die einst hat sich wieder auf in der magnetkarten zahlen - 101 die zwei kann sich noch
10:18 mehr aufspalten in - 2 - 10 und so weiter und dann jeweils in den spin brannten zahlen ja da sieht einer meisten kompliziert aus aber man gewöhnt
10:26 sich daran und damit macht sozusagen was wir in den letzten video haben diese für das viel wasserstoff die bellen vertreibung des
10:33 orbital modell auch mehr sinn weil wir sehen jetzt hier die die dreieck wandten zahlen wie gesagt dass bin hat keinen einfluss
10:40 auf das hôpital aber die drei anderen fanden zahl mit der hauptwache zahlen der atrium puls quanten zahlen 0 und der magnet brannten zahl jetzt mit dem fall
10:50 auch 0 und das kann sich dann unterscheiden und ergibt sich ein ganz ganz vielfältige formen man kann das so darstellen mit
10:56 der sozialen der aufenthalts wahrscheinlichkeit das ist so genannte density blog also die djk sozusagen die dichte hier ist eine sehr hohe
11:04 wahrscheinlichkeit bei den beiden hellen farben bei den dunklen kalten farben ist eine geringe wahrscheinlichkeit so kann man es darstellen man kann es darstellen
11:11 auch mit diesen punkten die wo viele punkte sind da ist die wahrscheinlichkeit höher dass die elektronen dort sind aber es ist nicht
11:18 definiert das ist bisher nachteil bei der stadt darstellen man könnte denken dass elektronen in bestimmten bestimmten ort haben im elektro im atom aber das
11:26 stimmt nicht dann kannst du doch mit einfachen orbitalen zusagen darstellen und sagt dann einfach 95 macht an seinem krad auf
11:32 und sagt dann in fünf prozent der fälle sind die elektronen eben jetzt hier in den einzelnen orbitalen die jetzt auch im kreis also kugelförmig sein können
11:40 oder handel für mich gut eine kurze zusammenfassung von simple felix kommt jetzt wusstet ihr dass ein elektron viel mehr zu bieten hat als nur seine ladung
11:49 die so genannten quanten zahlen charakterisieren es nämlich bezüglich seiner energie form und ausrichtung wie so ein steckbrief und einem
11:57 freundschafts album für elektronen so und jetzt wird noch mal der vergleich gezogen
12:08 sowohl bei dem abo modell was wir natürlich jetzt mathematisch nicht beschreiben können in der schule das geht natürlich erstmal physikstudium und
12:15 im vereinfachten modell was wir hatten mit dem unendlich hohen potential topf noch mal zur erinnerung das potenzial ist hier unendlich hoch an den seiten
12:22 und da wo sich die elektronen befinden da haben wir das potenzial 0 und obwohl das ist ein vereinfachtes modell ist können wir auch einen
12:29 großteil mit dem kanten zahlen zb auch mit dem vereinfachten atom modell erklären könnt ihr alle das ist genug das ist ein unendlich hohe potenzial
12:39 haben wir ausführlich alles schon mal in diesem video erklärt wenn es euch noch gar nicht sagt zieht euch erst das reiten im potenzial trotz sehen wir alle
12:48 möglichkeiten ein quanten mechanisches objekt in den potenzial top zu sperren dies darf man nämlich nur bei bestimmten energiewerten machen den energie eigenen
12:57 werten hat so ein elektron jetzt eine energie eigenwert können wir ihm auch noch andere wert zu weisen der eigenen zustand pcie entsteht der eigenen
13:07 zustand ist also quasi ein paket an erlaubten werten verschiedene eigenschaften die wir eben dem elektron zuweisen der eigenen zustand setzt sich
13:15 dann einfach aus vier werden zusammen der haupt quanten zahlen der drehimpuls quanten zahl der magnet quanten zahl m und der spin quanten zahl es und die
13:26 vier werden wir euch jetzt ein kleines bisschen näher bringen fangen wir mit der haupt quanten zahl ändern die startet von 1 bis 11 23 und so
13:36 weiter gucken wir uns nochmal den potenzial topf an unsere unterste welle ist das elektron mit der niedrigsten energie es hat die haupt quanten zahlen
13:45 gleich 1 die welle 1 drüber besitzt einen höheren energie ein gewährt und hat die crowd quanten zahlen gleich zwei dann kommt die drei und so weiter je
13:56 höher unsere aufgewandten zahl desto größer ist die energie des elektrons schauen wir uns auch mal die elektronen um ein kalzium atom an
14:08 aber vielleicht hat sie gemerkt die haupt quanten zahl jedes elektron es gibt an auf welcher bahn das elektron um den atomkern
14:16 oder aus der chemie die schale in der es liegt also was merkt ihr euch über die haupt quanten zahl die haupt konnten zahl gibt uns die info über das
14:26 energieniveau des elektrons oder quanten objektes kommen wir zur drehimpuls quanten zahl klein l die beginnt bei null und geht bis 1 - 1
14:36 also immer nur bis 1 unter der haut wollten sahen häufig ersetzt man die zahlen durch kleinbuchstaben damit man es nicht mit der haut quanten zahl
14:45 verwechselt es bedeutet dann l gleich null b steht für l gleich eins und so weiter hier sind mal die ersten fünf buchstaben
14:53 die drei impuls quanten zahl gibt jetzt die form des quanten objekte seien auf dem bild seht ihr dass die rote kugel dass es hat die drehimpuls quanten
15:03 zahlen ist also null gehen wir weiter so kommen jetzt ed&f die drehimpuls quanten zahl steigt also an ihr seht im bild je größer diese zahl also ist desto mehr
15:15 spaltet sich irgendwie das quanten objekt auf oben bei l gleich nun ist also noch ein doppel aber gehen wir weiter runter dann werden es immer mehr
15:23 kleinere bombe also was müsst ihr euch merken je größer unsere l desto mehr spaltet sich das quanten objekt auf damit ist die drei impuls quanten zahl
15:33 für die form verantwortlich so nochmal zurück zum bild was fällt euch jetzt auf wenn ihr mal die b skizzen also die zweite zeile anschaut
15:42 genau die haben alle die gleiche form sind aber unterschiedlich ausgerichtet dafür ist jetzt die magnet quanten zahl verantwortlich sie sagt wohin das
15:52 quanten objekt schaut wohin es die magnet quanten saal m geht von minus l über null bis wieder zu schicken wir das mal in unserer zeichnung hier
16:02 wir haben für die drei impuls quanten zahl l gleich 1 und steht ja ein kleines p&p haben wir vorhin gesagt steht eben für l gleich eis damit darf die magnet
16:13 quanten zahl von -1 bis 1 gehen und da sehen wir da unten unter dem vermerk da steht eine kleine -1 die kleinen und eine kleine 1 super sache fehlt noch die
16:24 spin quanten zahl aber vorher wiederholen wir noch kurz was wir jetzt wissen wir haben vor erfahren dass ein quanten objekt durch
16:32 die funktion sie beschrieben wird erlaubte funktions werte sind so genannte eigene zustände die eigenen zustände sind durch vier quanten zahlen
16:41 charakterisiert die haupt konnten zahlen gibt die energie des quanten objektes an bei elektronen ist es die atom umlaufbahn oder die schale die
16:51 drehimpuls quanten zahl gibt es die form des quanten objektes an je höher desto mehr spaltet sich das quanten objekt und die magnet quanten
17:00 zahl die aus richtung also in iks oder y und z richtung oder doch ein mischmasch bleibt noch eine frage gucken wir mal so ein atom an warum sind
17:10 in einem atome auf der innersten schade eigentlich immer nur zwei elektronen aber auf den anderen schalen mehr in unserem nächsten video führen wir dann
17:18 die spin quanten allein und das sogenannte pauli prinzip das verbietet nämlich mehr als zwei elektronen in der innersten schade
17:26 einfach hier klicken im prinzip ist das auch ganz einfach erklärt also man kann eben spin up und spin down haben und damit verdoppelten sich nochmal die
17:34 arten wie sich elektronen unterscheiden können das einfache modell mit unendlich wurden potenzial wellen liefert also auch schon eine veranschaulichung von
17:43 diesem quanten zahlen nlm und auch der spin konnten zahl aber das korrekte modell ist natürlich dann hier diese komplizierte formel die wir nicht
17:53 kennen müssen wer sie aber ein bisschen grau informieren will über gewesen treand parat und über die kugel flächen funktion und wie die wie man sich
18:01 vorstellen kann der kann mal rechts oben klicken da gibt es ein video und ich denke für den mathe leistungskurs sicher interessant und außerdem für den chemie
18:09 leistungskurs wäre da drin sitzt oder sie einfach für das periodensystem interessiert wie man jetzt hier also wirklich das periodensystem sukzessiv
18:17 aufbauen kann mit den verschiedenen quanten zahlen dass er vater ebenfalls in dem zweiten video auch hier rechts oben zu finden so das war's für von mir
18:24 für heute und ich sage tschüss bis zum nächsten mal