Energieniveau

Haben ganz schrecklich viel mit Atom-Orbitalen zu tun.
Ähm, es ist spät und mein Chemie-Hefter ist weit weg - ich schreibe euch morgen, was das genau ist.

Marcel Reich-Ranicki hat sich ja über das niedrige Niveau der Fernsehunterhaltung beschwert. Aber wie sieht es bei der Energie aus? Fast immer bewegen sich da doch die Teilchen auf unterstem Niveau! Selbst wenn man sie mal auf ein höheres Niveau anregt, fallen sie doch in der Regel sehr schnell wieder auf ihr altes, niedriges Niveau zurück. Und wenn man es mit der Anregung übertreibt, dann lösen sie ihre Bindungen und fliegen einfach davon.

Mit dem Radio ist es übrigens auch nicht viel besser: Auch radioaktive Elemente streben dem niedrigsten Niveau zu. Allerdings lassen sie sich zum Teil ziemlich viel Zeit. Manche radioaktiven Elemente haben Halbwertszeiten von Millionen von Jahren. Bis dahin lebt Reich-Ranicki längst nicht mehr. Insofern sind also diese radioaktiven Elemente die Sieger im Halten des höheren Niveaus.

Tja, leider wurde das doch nichts mit dem »Ich schreibe euch morgen...«.
Aber es ist doch toll, daß man schon auf eine so banale Aussage zwei Punkte bekommt.
(Wieso man dann meine Rotationsverbreiterung 'runterbewertet hat???)

Aaalso:
Es gibt in einem Atom verschiedene Schalen und innerhalb dieser Schalen diskrete Energieniveaus.
Auf der ersten Schale habe wir nur ein s-Niveau, auf der zweiten habe wir ein s- und ein ein p-Niveau und dann kommen auf der dritten und vierten ein d- und f-Niveau hinzu.
Rein energetisch liegt zum Beispiel das 3d-Niveau über dem 4s-Niveau, sie sind also ein wenig geschachtelt. (Das 4d liegt z.B. über dem 5s und das 4f sogar über dem 6s)

Das s-Niveau entspricht einem kugelförmigen Aufenthaltsraum (sogenanntes Orbital) für Elektronen um den Atomkern.
Die p-Orbitale haben Hantelform (je eins in jeder Raumachse) und die d-Orbitale Rosettenform. f weiß ich jetzt nicht.
Und nun können sich in jedem dieser Orbitale (= auf jedem Energieniveau in jeder Schale) verschieden viele Elektronen aufhalten.
(Wo die genau sind weiß man aber aufgrund der Heisenbergschen Unschärferelation nicht.)

Jedes Elektron ist charakterisiert durch 4 Quantenzahlen:
n ... Hauptquantenzahl (1;2;3;4;5;6;7)
l ... Nebenquantenzahl (0;1;2;3;4 mit l=n-1)
m ... Magnetquantenzahl (-1;0;+1)
s ... Spin (+1/2;-1/2)

Die Hauptquantenzahl gibt die Schale an, die Nebenquantenzahl sagt aus, auf welchem Energieniveau das Elektron ist (und beschreibt somit die Form des Orbitals), die Magnetquantenzahl bestimmt die räumliche Orientierung und der Spin ist so eine Art Rotation.
(Elektronen haben entweder den Spin +1/2 oder -1/2, d.h. sie sehen nach einer halben Drehung [180°] wieder so aus, wie zu Anfang. Spielkarten haben auch den Spin 1/2. Die meisten makroskopischen Gegenstände haben einen Spin von 1. Es gibt aber auch Teilchen, die haben den Spin 2, d.h. sie sehen erst nach einer Drehung um 720° wieder so aus, wie am Anfang. Schwer vorstellbar)

Beachtet:
In einem Atom dürfen keine zwei Elektronen in allen vier Quantenzahlen übereinstimmen.

Naja, und jetzt besetzt mal euer Atom!

Bei der ersten Schale anfangen:
s-Niveau - da dürfen nur zwei drauf, eins mit Spin +1/2 und eins mit Spin -1/2

Zweite Schale:
s-Niveau - 2 Elektronen
p-Niveau - 6 Elektronen: drei Paare mit Magnetquantenzahlen -1; 0; +1 und jeweils dem Spin +1/2 und -1/2.

Dritte Schale:
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Viel Spaß!