ORDNUNGSZAHL: DARSTELLUNG, ELEKTRONENKONFIGURATION, BEISPIEL - KÖRPERLICH - 2025

Die Ordnungszahl eines chemischen Elements gibt die Anzahl der Protonen an, die im Atomkern dieses Elements enthalten sind. In dem Fall, dass es sich um ein neutrales Atom handelt, stimmt die Ordnungszahl mit der Anzahl der Elektronen des Elements überein.

Der Atomkern besteht bekanntlich aus Protonen und Neutronen. Protonen sind positiv geladen und ihr Wert stimmt mit dem absoluten Wert der negativen Ladung des Elektrons überein, der in Einheiten des Internationalen Systems 1,6 x 10 ^-19 Coulomb beträgt .

Figure 1. Schema eines Helium (He) -Atoms. Die Anzahl der Protonen ist die Ordnungszahl. Die Anzahl der Neutronen plus die Anzahl der Protonen ist die Massenzahl. Quelle: Wikimedia Commons.

Da sie Teilchen des Atomkerns sind, werden Protonen und Neutronen als Nukleonen bezeichnet. Es sind diese Teilchen, die praktisch die Masse des Atoms bestimmen, da die Nukleonen etwa zweitausendmal massereicher sind als die Elektronen des Atoms. Aus diesem Grund wird die Anzahl der Nukleonen in einem Atom als Massenzahl bezeichnet.

Die Ordnungszahl bestimmt jedoch die chemische Affinität der Atomelemente, da diese Zahl in neutralen Atomen mit der Anzahl der Elektronen übereinstimmt.

Ordnungszahldarstellung

Im Periodensystem wird das Symbol X eines chemischen Elements auf der unteren linken Seite mit der Zahl Z begleitet, die die Ordnungszahl des Elements darstellt, während im oberen linken Teil des chemischen Symbols des Elements die Massenzahl angegeben ist ZU.

Die folgende Abbildung zeigt diese Notation:

Figure 2. Ordnungszahl Z des chemischen Elements X und Massenzahl A des chemischen Elements X gemäß der im Periodensystem verwendeten Konvention. Quelle: Wikimedia Commons.

Und dann zeigt Tabelle 1 einige Beispiele für chemische Elemente mit ihrer jeweiligen Notation sowie Atom- und Massenzahlen:

Tabelle 1

Element	Notation	Ordnungszahl Z.	Massennummer A.
Wasserstoff	1 1 H.	einer	einer
Kohlenstoff	12 6 C.	6	12
Sauerstoff	16 8 O.	8	16
Uran	238 92 U.	92	238

Ordnungszahl und Reihenfolge der Elemente im Periodensystem

Das Periodensystem der chemischen Elemente ermöglicht die sequentielle Anordnung und in aufsteigender Reihenfolge der Elemente entsprechend dem Wert ihrer Ordnungszahl.

Mindestens 118 von ihnen sind bekannt, beginnend mit Wasserstoff bis zum Erreichen des Elements 118, das Oganeson ist - zuvor Ununoctium genannt -, dessen chemisches Symbol Og ist und dessen Massenzahl 294 ist.

Die ersten 10 chemischen Elemente mit zunehmender Ordnungszahl sind viel bekannter. So haben wir zum Beispiel das bekannteste:

1. Wasserstoff, H.
2. Helium, er
3. Lithium, Li
4. Beryllium, Be
5. Bor, B.
6. Kohlenstoff, C.
7. Stickstoff, N.
8. Sauerstoff, O.
9. Fluor, F.
10. Neon, Ne

Abbildung 3. Vereinfachtes Periodensystem mit den Symbolen der chemischen Elemente und ihrer Ordnungszahl. Quelle: Pixabay.

Elektronische Konfiguration

Die Ordnungszahl gibt die Anzahl der Protonen im Atomkern eines chemischen Elements an, und jedes Proton hat, wie gesagt, eine positive Elementarladung von 1.602 x 10 ^{-19 °} C.

Wenn das Atom neutral ist, muss die Anzahl der Elektronen mit einer elementaren negativen Ladung von -1,602 x 10 ^-19 C der Ordnungszahl entsprechen. Wenn man also die numerische Position eines chemischen Elements im Periodensystem kennt, ist auch seine Anzahl von Elektronen bekannt.

Im Atom besetzen diese Elektronen Bereiche, die als Orbitale bezeichnet werden und von der Energie und dem Drehimpuls des Elektrons abhängen. Sowohl die Energie als auch der Drehimpuls der Elektronen im Atom werden quantisiert. Dies bedeutet, dass sie nur einige diskrete Werte annehmen können.

Jetzt sind die Orbitale mit Elektronen von niedrigerer zu höherer Energie besiedelt, wobei bestimmte Regeln befolgt werden, die die elektronische Konfiguration bestimmen.

Auf diese Weise stellt die Anzahl der Elektronen in den äußersten Orbitalen oder Ebenen eines Atoms die Bindungen her, die es mit anderen Atomen bilden kann, um Moleküle zu bilden. Diese Zahl hängt von der Elektronenkonfiguration und der Ordnungszahl ab.

Quantenzahlen

Die Energie eines Elektrons im Atom wird durch seine Hauptquantenzahl n bestimmt, die ganzzahlige Werte 1, 2, 3 … annehmen kann.

Der Drehimpuls des Elektrons im Atom wird durch die sekundäre Quantenzahl l (Buchstabe ele) bestimmt und seine Werte hängen von n ab.

Zum Beispiel nimmt für n = 2 die sekundäre Quantenzahl die Werte von 0 bis n-1 an, dh: 0 und 1. In ähnlicher Weise ist für n = 1, das niedrigste Energieniveau, die sekundäre Quantenzahl l es nimmt nur den Wert 0 an.

Sekundärquantenzahlen 0, 1, 2, 3 werden abwechselnd mit den Buchstaben s, p, d und f bezeichnet. Die s-Orbitale sind kugelförmig und die p-Orbitale sind lobuliert.

Es gibt zwei weitere Quantenzahlen:

• Die magnetische Quantenzahl ml, die die Werte von -l bis + l bis Null annimmt.
• Die Spinquantenzahl s, die nur Werte + ½ und -½ annimmt und ein Merkmal des Elektrons ist.

Schließlich gibt es das Pauli-Ausschlussprinzip, das besagt, dass zwei Elektronen nicht alle vier identischen Quantenzahlen haben können. Infolge dieses Prinzips kann ein Orbital höchstens zwei Elektronen mit entgegengesetztem Spin haben.

Elektronenkonfigurationsdiagramm

Das Elektronenkonfigurationsdiagramm wird verwendet, um die Reihenfolge des Füllens von Elektronen von den Orbitalen mit der niedrigsten Energie zu den Orbitalen mit der höchsten Energie zu bestimmen, sobald die Ordnungszahl eines chemischen Elements bekannt ist. Abbildung 4 zeigt dieses Diagramm:

Abbildung 4. Elektronische Konfiguration. Quelle: Wikimedia Commons.

Die dort skizzierte Idee lautet wie folgt: Die erste Zahl gibt die Hauptquantenzahl an, der Buchstabe die sekundäre Quantenzahl und schließlich die hochgestellte Zahl die maximal mögliche Anzahl von Elektronen in diesem Orbital.

Beispiel

Elektronische Konfiguration von Kohlenstoff und Silizium

Wie oben angegeben, hat Kohlenstoff die Ordnungszahl 6, was bedeutet, dass er 6 Elektronen hat, die wie folgt verteilt sind: 1s2 2s2 2p2 . Silizium hat seinerseits die Ordnungszahl 14 und seine Elektronen sind auf andere Weise verteilt: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p2 .

Beide Elemente befinden sich in derselben Spalte des Periodensystems, da sie, obwohl sie unterschiedliche Ordnungszahlen haben, im äußersten Orbital dieselbe elektronische Konfiguration haben.

Verweise

1. Connor, N. Was ist Nucleon - Struktur des Atomkerns - Definition. Wiederhergestellt von: periodic-table.org.
2. Volksgipfel. Ordnungszahl: Was ist das, wie wird es dargestellt? Wiederhergestellt von: cumbrepuebloscop20.org
3. Lifeder. Was ist chemische Periodizität? Wiederhergestellt von: lifeder.com
4. Wikipedia. Elektronische Konfiguration. Wiederhergestellt von: es.wikipedia.com
5. Wikipedia. Ordnungszahl. Wiederhergestellt von: es.wikipedia.com