Schalenmodell, Bohrsches Atommodell

Zur näheren Beschreibung des Atommodells und speziell des Aufbaus der Atomhülle nützt uns besonders das Bohr'sche Atommodell, welches 1913 vom Nobelpreisträger der Physik Niels Bohr veröffentlicht wurde.

Aufbau des Schalenmodells

Bohr hat die Bahnen als Schalen bezeichnet mit den Zusätzen K-, L-, M-, N- usw.

Alternativ können die Schalen auch mit Hilfe der Hauptquantenzahlen $ n ( n = 1, 2, 3, …) $ benannt werden.

Nachfolgend siehst du eine entsprechende Auflistung:

K-Schale $ \rightarrow $ Schale mit $ n = 1 $

Diese Schale ist dem Atomkern am Nächsten gelegen und weist das niedrigste Energieniveau auf.

L-Schale $ \rightarrow $ Schale mit $ n = 2 $

Diese Schale ist nach der K-Schale, die dem Atomkern am Nächsten gelegenen Schale und besitzt gegenüber der K-Schale eine höhere Energie.

M-Schale $ \rightarrow $ Schale mit $ n = 3 $

Diese Schale liegt weiter vom Atomkern entfernt als die vorher genannten Schalen und besitzt entsprechend mehr Energie als diese.

Die Elektronen auf Ihren Schalen treten nicht willkürlich auf, sondern füllen sich von der unteren Schale zur obersten Schale hin auf.

Wie viele Elektronen auf einer Schale untergebracht werden können, lässt sich mit folgender einfachen Gleichung bestimmen.

Greifen wir nun erneut die Schalen von oben auf.

• Für die K-Schale $ (n=1) $ gilt: $ z = 2 \cdot (1)^2 = 2 \rightarrow $ maximal 2 Elektronen.
• Für die L-Schale $ (n=2) $ gilt: $ z = 2 \cdot (2)^2 = 8 \rightarrow $ maximal 8 Elektronen.
• Für die M-Schale $ (n=3) $ gilt: $ z = 2 \cdot (3)^2 = 18 \rightarrow $ maximal 18 Elektronen.

Die anderen Schalen besitzen maximal folgende Elektronen:

• N-Schale = 32 Elektronen
• O-Schale = 50 Elektronen
• P-Schale = 72 Elektronen
• Q-Schale = 98 Elektronen

Nachfolgend siehst du einige Atome inklusive ihrer Schalen

Atome mit Schalen

Beispiel: Elektronenverteilung

Anhand des Elements Natrium $ Na $ möchten wir nun eine Elektronenverteilung durchführen. Natrium besitzt 11 Elektronen, die wir auf die Schalen verteilen können:

Mit zwei Elektronen können wir die K-Schale auffüllen. $\rightarrow $ Es verbleiben uns nun noch 9 Elektronen. 

Weitere acht Elektronen können wie in die L-Schale setzen. $\rightarrow $ Es verbleibt noch ein Elektron. 

Das letzte Elektron setzen wir dann in die M-Schale. $\rightarrow $ Es verbleibt ein Platz für 17 Elektronen auf der L-Schale. 

Schalenwechsel

Soll ein Elektron von einer niedrigeren Schale auf eine höhere Schale befördert werden, so ist Energie notwendig. Die Form dieser Energie ist $ h \cdot n $.

Der Abstand zwischen zwei Schalen weist eine bestimmte Energiedifferenz (DE) auf und entspricht der zugeführten Energie $ h \cdot n $