- Metalleigenschaften und Atombau
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Metalleigenschaften und Atombau

Unterrichtseinheit: Über Metalleigenschaften zum Atombau





Eigenschaften von Metallen

Zusammenfassung der Metalleigenschaften

 



Metalleigenschaften Icons zu den Dateitypen (Folie 292KB)

Metalleigenschaften Icons zu den Dateitypen  (Powerpoint, Zip-File, 200KB)




Modellvorstellung zu Metallen

Abbildung Kugelteilchenmodell



 Kugel-Teilchen-Modell (Arbeitsunterlagen)

Kugelpackung Icons zu den Dateitypen  (Powerpoint, Zip-File, 180 KB)

Metalleigenschaften und KTM   Icons zu den Dateitypen (Arbeitsblatt, Word)

Kugelteilchen-Modell

Geeignet zur Behandlung von:

  • Verformbarkeit
  • Härtevergleich: Metall-Legierung
  • Aufbau in hexagonaler oder kubisch dichtester Kugelpackung
  • Koordinationszahlen 

Ungeeignet für die Behandlung von:

  • Zusammenhalt der Metallatome untereinander
  • Leitfähigkeit

Fächerübergreifender Ansatz zur Physik:  
"Strom ist bewegte Ladung, also müssen in festen Metallen bewegliche Ladungen vorkommen."

 

Medien:

Film: Unser Freund das Atom 

Anhand dieses "historischen Filmdokuments" von Walt Disney aus den 60er Jahren können wichtige Erkenntnisse aus dem vorherigen Unterricht  wiederholt und Ausblicke auf den weiteren Unterrichtsgang gegeben werden. Die Trickaufnahmen und Animationen sind immer noch sehenswert. 

  • Atom-Vorstellungen: Demokrit und Dalton 

  • Avogadro

  • Radioaktivität - Becquerel, Curie - Radium

  • Rutherford-Versuch, Elementarteilchen



Feinbau der Metall-Atome

Übersicht Elementarteilchen

Elementarteilchen  Icons zu den Dateitypen (Folie, 102 KB)

Versuch von Rutherford
Ziel:
Anordnung der Elementarteilchen in den Atomen ermitteln  

Ergebnis:

Kern-Hülle-Modell

Lernstoff:

Atome sind im Prinzip leer. Sie bestehen aus einem Kern (Protonen und Neutronen) und einer Hülle in der sich die Elektronen befinden.

 Internetrechereche Icons zu den Dateitypen (Arbeitsblatt, Word)


 Rutherfordversuch (Arbeitsauftrag) 

 Lösungsvorschlag

Ionisierungsenergie für das erste Elektron

Ionisierungsenergien

 




 Ionisierungsenergie 1. Elektron  

 Ionisierungsenergie 1. Elektron Icons zu den Dateitypen  
(Word, Zip-File, 15,6 KB)
Ionisierungsenergien aller Elektronen verschiedener Atome

Ionisierungsenergien aller Elektronen verschiedener Atome


 Ionisierungsenergien Icons zu den Dateitypen(Folie)

 Elektronen verschiedener Atome 

 Arbeitsblatt  Icons zu den Dateitypen  (27,5 KB)


Zusammenfassung:

Atome bestehen aus einem Kern (Protonen und Neutronen) und einer Hülle in der sich die Elektronen befinden. Diese Elektronen haben unterschiedliche Energie. Manche sind sehr leicht, andere nur unter ganz besonderen Bedingungen abzuspalten. Hauptgruppen-Metalle spalten in der Regel so viele Elektronen ab wie ihrer Gruppen-Nummer entspricht. 
Die Alkalimetalle der ersten Hauptgruppe, z.B. Natrium geben bei chemischen Reaktionen nur ein Elektron ab. Aluminium, das in der dritten Hauptgruppe steht, spaltet dagegen drei Elektronen ab. Bei chemischen Reaktionen mit Metallen entstehen Verbindungen in denen die Metall-Teilchen je nachdem wie viele Elektronen sie abgespalten haben ein oder mehrfach positiv geladen sind.



Von den Energiestufen zur räumlichen Differenzierung der Atomhülle

Zur Interpretation der Ionisierungsenergien kann auch das zweite Coulomb´sche Gesetz mit herangezogen werden. Es liegt dann die Vermutung nahe, dass Elektronen in unterschiedlichen Energieniveaus einen anderen Abstand zum Atomkern haben. Die Unterschiede der Ionisierungsenergien, wären dann über die Abstände der Ladungsträger voneinander (Protonen im Atomkern, Elektronen in der Atomhülle), und über die Größe der Atomkernladung zu interpretieren.

Formel für Coulombsches Gesetz

Erläuterungen der Parameter


Arbeitsauftrag (Anziehung und Abstoßung)


Aufbau von Metallen


a) Außenelektronen und Atomrumpf
Nur die Außenelektronen sind sehr leicht abzutrennen
  Atommodell Lithium






Lithium Atome Icons zu den Dateitypen  (Powerpoint, Zip-File, 405 KB)

b) Metallbindung: „Elektronengasmodell"
  Elektronengas

Geeignet zur Erklärung von:
  • elektrische Leitfähigkeit
  • Abnahme der elektrischen Leitfähigkeit von Metallen bei Erwärmen
  • Wärmeleitfähigkeit
  • Metallglanz
Elektronengasmodell Icons zu den Dateitypen  (Powerpoint, Zip-File, 431KB)

Metall-Atomaufbau-Elektronengas Icons zu den Dateitypen (ppt, 1MB)

 Verformung eines Metalls Icons zu den Dateitypen (Powerpoint, Zip-File, 109 KB)













Erweiterung des Modells auf die Hauptgruppenelemente

Kugelwolkenmodell

 Modelle in der Chemie

 Kugelwolkenmodell (Arbeitsmaterialien)

 Das Kugelwolkenmodell Icons zu den Dateitypen (Arbeitsblatt, 8,7 KB)

 Das Kugelwolkenmodell Icons zu den Dateitypen (Übungen, 120 KB)

 Das Kugelwolkenmodell Icons zu den Dateitypen (Powerpoint, Zip-File, 1 MB)



Unterrichtseinheit:
Über Metalleigenschaften zum AtombauLogo CHik



ChiK-Arbeitsgruppe Baden-Württemberg gefördert vom BMBF

  „Es ist nicht alles Gold was glänzt“ 

( Zeitumfang: ca. 12 –13 Stunden) 
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