Quantenzahlen zählen, Kästchen füllen, Periodensystem deuten und Farbstoffe mit zwei Elektronen pro Niveau berechnen.
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Übungsaufgaben
30 Aufgaben, fortlaufend nummeriert: Aufgaben zum Klicken, Ziehen und Knobeln wechseln sich mit Rechen- und Eingabeaufgaben ab. Jede Übung gibt Ihnen sofort eine Rückmeldung, und zu jeder Aufgabe gibt es zwei gestufte Tipps.
A1
Was einen Elektronenzustand festlegt
AFB I
Der Zustand eines Elektrons in einem Atom wird durch einen vollständigen Satz von Größen beschrieben. Nennen Sie alle Größen, die zu diesem Satz gehören.
Mehrere Antworten sind richtig. Markieren Sie alle zutreffenden und klicken Sie dann auf „Auswahl prüfen“.
Vier Quantenzahlen n, l, m und s legen den Zustand fest. Die Ordnungszahl beschreibt das ganze Atom, die Masse ist für alle Elektronen gleich, und eine Kreisbahn gibt es im Orbitalmodell nicht.
Gesucht sind Größen, in denen sich zwei Elektronen desselben Atoms unterscheiden können.
Drei davon legen das Orbital fest, die vierte beschreibt eine Eigenschaft des Elektrons selbst.
A2
Welche Quantenzahl ist gemeint?
AFB I
Jede Karte beschreibt genau eine der vier Quantenzahlen. Ordnen Sie die Karten der richtigen Quantenzahl zu.
Ziehen Sie jede Karte in den passenden Korb – oder wählen Sie sie mit Enter aus und drücken Sie dann die Ziffer des Korbs (0 legt sie zurück).
1n
2l
3m
4s
n: Schale und (beim Wasserstoff) Energie; l: Form mit den Kurzzeichen s, p, d, f; m: Orientierung mit 2l + 1 Werten; s: Spin mit genau zwei Einstellungen.
Gehen Sie die vier Quantenzahlen der Reihe nach durch: Schale, Form, Orientierung, Spin.
Achtung: Die Buchstaben s, p, d, f bezeichnen Werte von l – der Spin heißt nur zufällig auch „s“.
A3
Farbstoff mit zehn Elektronen
AFB IIMix
In einem kettenförmigen Farbstoffmolekül bewegen sich N = 10 Elektronen wie in einem eindimensionalen Potenzialtopf der Länge L = 1,20 nm. Verwenden Sie h²/(8m) ≈ 0,376 eV·nm² und h·c ≈ 1240 eV·nm. Werten Sie das Modell aus, bis Sie die Wellenlänge der langwelligsten Absorption kennen.
Rechnen Sie die Kette Schritt für Schritt: Erst wenn ein Schritt stimmt, wird der nächste freigeschaltet. Enter prüft.
Höchstes besetztes Niveau: n =
Grundenergie E1 =eV
Energiedifferenz ΔE =eV
Wellenlänge λ =nm
Zwei Elektronen pro Niveau: n = 1 … 5 sind voll, n = 6 ist frei. E1 = 0,376 eV·nm² / (1,20 nm)² ≈ 0,261 eV; ΔE = (N + 1)·E1 = 11 · 0,261 eV ≈ 2,87 eV; λ = 1240 eV·nm / 2,87 eV ≈ 432 nm (violettes Licht wird absorbiert).
Wegen des Pauli-Prinzips fasst jedes Niveau des Topfs zwei Elektronen. Der Übergang führt vom höchsten besetzten ins niedrigste freie Niveau.
En = n²·E1 mit E1 = h²/(8mL²); damit ΔE = (6² − 5²)·E1 = 11·E1.
