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Es gibt eine andere Namenskonvention, die wir für diese
verschiedenen Orbitalformen haben, mit der wir vertraut sein müssen.
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Denn wir werden diese Namenskonventionen verwenden,
wenn wir weitermachen.
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Vor allem, wenn wir uns mit dem Periodensystem befassen.
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Diese Namen beginnen aus historischen Gründen mit
L ist gleich 0.
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Das ist die runde Form.
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Weitergehend zu L gleich 1, der Lobus-Form.
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Und dann zu immer komplexeren Formen,
den “L ist gleich 2” und das “L ist gleich 3” - Formen
Die haben diese Namen, die Sie hier unten sehen können.
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Das sind s für die Form L gleich 0.
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Sie können sich das vielleicht merken, dass das “s” für die Sphäre steht,
das was sehr einfach ist, die L gleich 0 Form.
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Dann kommen wir zu p, dann d und dann f,
für die Formen L gleich 1, 2 bzw. 3.
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Wir könnten im Prinzip immer höhere Zahlen ansetzen.
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und Buchstaben.
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Aber tatsächlich können wir mit diesen vier unterschiedlichen Formen
die Gesamtheit des Periodensystems, wie wir es kennen, beschreiben.
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Und da wir nur 4 Quantenzahlen haben,
Und vier unterschiedliche Buchstaben für die unterschiedlichen Arten von
Formen, die wiederum das gesamte Periodensystem beschreiben können.
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Es lohnt sich auf jeden Fall, die Informationen durchzugehen, die wir
so weit eingeführt haben, bis es sehr intuitiv ist, und
wirklich Sinn für Sie ergibt.
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Weil man mit so wenig so viel beschreiben kann.
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Schauen wir uns also an, wie diese im Zusammenhang mit der Notation
für das Periodensystem funktionieren.
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Lassen Sie uns also zunächst diese Notation einführen.
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Wenn ich dir ein Atom geben würde, das von Elektronen umkreist wird,
müssten wir irgendwie beschreiben können, wo diese Elektronen
wären,
welche Ausrichtung sie im Verhältnis zum Atom hätten.
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Und so haben wir eine Namens- oder Notationskonvention für
die Elektronenkonfiguration und sie sieht so aus.
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Wenn ich 1s2 schreibe, dann meine ich damit, dass ich mich auf dem Energieniveau 1 befinde,
dem Energieniveau n ist gleich 1.
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Ich befinde mich in der soeben beschriebenen s-Form L ist gleich 0
oder der kugelförmigen Form.
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Und die 2, die über dem s steht, sagt,
dass ich 2 Elektronen in dieser bestimmten Form habe.
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Für das Atom, das Sie hier sehen, würde es also genau
folgendes Bild beschreiben.
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Sie befinden sich auf dem ersten Energieniveau oder dem Grundzustand.
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Sie befinden sich in der ersten oder der 0-ten, der ursprünglichen Form,
der kugelförmige Form und Sie haben 2 Elektronen in dieser Form,
in diesem bestimmten Orbital.
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Und noch eine letzte Frage zu diesen Elektronen.
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Ich könnte Sie fragen, welche Spins diese beiden Elektronen haben.
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Und das Pauli-Exklusionsprinzip verrät Ihnen,
dass das eine aufwärts und das andere abwärts drehend sein muss.
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Denn sonst hätten sie ja die gleichen 4 Quantenzahlen.
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Dies ist also ein Beispiel dafür, wie wir diese
Notation verwenden können.
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Schauen wir uns ein anderes Beispiel an, um zu sehen, wie das funktioniert.
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Wenn ich stattdessen sagen würde, ich befände mich auf dem Energieniveau n gleich 2, und ich hätte
die gleiche Orbitalform, das s, den Kreis, die sphärische Form,
und ebenfalls 2 Elektronen hätte, sähe es etwa so aus
diese Form hier.
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Auch hier befinden wir uns auf dem Energieniveau n gleich 2,
Wir sind also in dieser angeregten Form.
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Wir wählen ein Orbital, wir könnten entweder dieses
sphärisches L gleich 0 Orbital wählen, oder eines
der gelappten Orbitale.
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Aber wir haben uns hier für die kugelförmige Variante entschieden.
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Die s-Variante.
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Und dann sagen wir, dass wir 2 Elektronen in diesem
bestimmten Orbital haben.
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Und wir wissen durch das Pauli-Ausschlussprinzip, dass
eines dieser Elektronen einen positiven Spin haben muss und das andere Elektron
nach unten drehend sein wird.
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Jetzt könnten Sie sich fragen
"Nun, wird es immer so sein, dass diese letzte Nummer
und diese Notationen werden eine kleine 2 sein werden,
weil wir nur auf - und abdrehend sein können."
Und tatsächlich ist das nicht ganz der Fall, denn es
gibt hier eine Schwierigkeit.
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Wenn ich zum Beispiel zum p-Orbital gehen würde, der
gelappten Lobus-Form.
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Ich könnte also sagen, dass ich mich in der Energiestufe n gleich 2 befinde.
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Das p-Orbital oder die p-Form, diese gelappte Form, ist L
ist gleich 1.
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Aber jetzt kann ich 6 Elektronen unterbringen.
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Aber wie passen 6 Elektronen in ein Orbital?
Nun, es sieht so aus.
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Vergessen Sie nicht, dass wir für die p-Form, diese gelappte Form, nicht
nur eine Ausrichtung haben.
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Wir haben nun drei unterschiedliche Möglichkeiten der Ausrichtung
für diese Form.
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Für jede Ausrichtung, für jede dieser m unter l Formen
die wir haben, haben wir zwei Elektronen pro Orientierung.
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Denn jede kann ab - oder aufwärtsdrehend sein.
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Seien Sie also etwas vorsichtig mit dieser Schreibweise.
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Beachten Sie, dass die Notation drei Symbole enthält.
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Eine Zahl, einen Buchstaben und dann eine Zahl.
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Und diese drei Symbole sagen uns n, l und die
Elektronenanzahl.
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Aber Sie werden feststellen, dass wir in unserer Notation nirgendwo
m sub l haben.
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Sie sagt nichts über die Ausrichtung der Orbitale aus.
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Wir wissen also, dass wir uns in der p-Umlaufbahn befinden.
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Aber wir haben nichts in der Notation, das uns sagt
in welcher Orientierung des p-Orbitals wir uns befinden.
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Wir müssen diese Elektronen also sozusagen selbst zählen.
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Wir wissen, dass wir uns in der L-Form oder der L-gleich-1-Form befinden,
dem p oder Lobus-Orbital.
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Daher wissen wir, dass für jede der drei Ausrichtungen
2 Elektronen unterbringen können.
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Eine Drehung nach oben und eine Drehung nach unten.
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Aus diesem Grund haben wir für die lappige Form, die L gleich 1
Form mit 3 Orbitalen, 3 mal 2, 2 für jeden Spin des
Elektrons, oder insgesamt 6 Elektronen, die in diese
p-Form passen könnten.
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Fassen wir also die Anzahl der Elektronen zusammen.
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Wir haben gerade darüber gesprochen, wie wir eine bestimmte Anzahl von Elektronen
in jeder Orbitalform unterbringen können.
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Wir haben gesehen, dass es für die s-Form, die kugelförmig ist,
nur eine mögliche Ausrichtung für diese Sphere gibt,
denn wir können die Kugel in jede beliebige Richtung drehen und sie wird
immer wie eine Kugel aussehen.
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Da wir also nur eine mögliche Ausrichtung haben, können wir nur zwei
Elektronen einbauen.
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Eine Drehung nach oben und eine Drehung nach unten.
Für die p-Form, die wir gesehen haben, hat diese gelappte Struktur,
haben wir 3 verschiedene Ausrichtungen.
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Und so können wir für jede Ausrichtung zwei weitere
Elektronen einbauen, eine nach oben und eine nach unten drehend..
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Also 2 Elektronen mit den unterschiedlichen Spins.
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Ein Elektron für jede der drei Formen ergibt insgesamt 6 Elektronen
die hier abgebildet sind.
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wir noch nicht über die einzelnen Formen für die d- oder f-Orbitale gesprochen
oder die besonderen Ausrichtungen
die sie haben können.
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Sie können dies aber auch selbst tun und zu den Gleichungen zurückkehren
die wir haben, die L definiert haben, das die Form ist
und m unter l, das die Orientierung darstellt.
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Und Sie können sehen, wenn Sie sich unsere Gleichung merken können
für m unter l,m unter l beginnt bei negativem L.
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Und zählt dann ganze Zahlen bis zu L.
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Sie haben also zwei L, L für jede Seite der 0
Ihrer Achse, die nach minus L und nach positiv L geht.
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Sie haben also 2 L, aber dann brauchen Sie noch eine + 1.
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Sodass sie auch die 0 haben.
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Wenn man diese Methode anwendet und auf die Definitionen
für die beschriebenen Quantenzahlen zurückgreift,
können Sie selbst ausrechnen
wie viele Möglichkeiten Sie haben.
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Und dann denken Sie daran, dass Sie für jede m unter l Möglichkeit,
zwei Drehungen haben.
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Sie verdoppeln also einfach die Zahl.
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In diesem Fall nach Verdoppelung dieser Zahl für das d-Orbital
oder dem L ist gleich 0 1 2, also dem L gleich 2 Orbital,
hätten wir also 10 Elektronen.
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Für das f-Orbital schließlich, wo wir vorhin gesagt haben, dass
wir mit diesen 4 das gesamte Periodensystem beschreiben können,
Dies ist also das letzte und komplizierteste Orbital.
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Für dieses f-Orbital konnten wir 14 Elektronen unterbringen, unter Verwendung der
gleichen Art von Analyse.