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Pauli-Prinzip und Periodensystem
AFB IIMaterial M1 zeigt die Hauptgruppen der zweiten und dritten Periode. Für ein Elektron im Atom gelten die Quantenzahlen \(n=1,2,3,\dots\), \(l=0,\dots,n-1\), \(m=-l,\dots,+l\) und \(s=\pm\tfrac12\).
M1Hauptgruppenelemente der zweiten und dritten Periode mit Ordnungszahl Z
| Periode | I | II | III | IV | V | VI | VII | VIII |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 2 | Li (3) | Be (4) | B (5) | C (6) | N (7) | O (8) | F (9) | Ne (10) |
| 3 | Na (11) | Mg (12) | Al (13) | Si (14) | P (15) | S (16) | Cl (17) | Ar (18) |
- Geben Sie alle Kombinationen \((n,l,m,s)\) an, die zur Unterschale 3p gehören, und ermitteln Sie daraus mit derselben Überlegung die Zahl der Zustände der gesamten M-Schale.
- Erstellen Sie für Aluminium und Chlor jeweils das Kästchenschema sowie die Elektronenkonfiguration im Grundzustand.
- Erklären Sie mithilfe des Pauli-Prinzips, warum die zweite Periode genau acht Elemente umfasst und warum Lithium und Natrium chemisch ähnlich reagieren.
- Beurteilen Sie die Aussage einer Mitschülerin: „Die M-Schale fasst 18 Elektronen, also müsste die dritte Periode 18 Elemente enthalten.“
Hinweis zu Aufgabe a)
Halte \(n=3\) und \(l=1\) fest, lass \(m\) alle erlaubten Werte durchlaufen und kombiniere jeden mit beiden Spinwerten.
Hinweis zu Aufgabe b)
Al hat 13, Cl hat 17 Elektronen. Fülle in der Reihenfolge 1s, 2s, 2p, 3s, 3p; jedes Kästchen höchstens ↑↓.
Hinweis zu Aufgabe c)
Zähle die Zustände der L-Schale. Vergleiche danach die Zahl der Außenelektronen von Li und Na.
Hinweis zu Aufgabe d)
Unterscheide zwischen der Kapazität einer Schale und der Zahl der Elemente, die in einer Periode tatsächlich auf diese Schale entfallen.