Suche
Kontakt

Die Atomhülle und das Schalenmodell einfach erklärt
Chemie

Die Atomhülle und das Schalenmodell!  | Chemie verstehen mit dem Studienkreis
x Der Link wurde in die Zwischenablage kopiert
Inhaltsverzeichnis:

In diesem Text zeigen wir dir den Aufbau der Hülle des Atoms und erklären die wichtigsten Begriffe zu diesem Thema. 

Was ist die Atomhülle?

Die Atomhülle eines Atoms besteht aus negativ geladenen Elektronen. Wie viele Elektronen sich in der Hülle befinden, hängt von der Anzahl der Protonen im Kern ab. Es befinden sich nämlich genauso viele negativ geladene Elektronen in der Atomhülle wie positiv geladene Protonen im Atomkern. Dadurch ist ein Atom insgesamt ungeladen. Da die Anzahl der Protonen und Elektronen identisch ist, gibt die Ordnungszahl (Kernladungszahl eines Atoms) im Periodensystem $(PSE)$ sowohl die Anzahl der Protonen als auch die Anzahl der Elektronen an. Die Elektronen beeinflussen die Masse eines Atoms kaum. Sie machen lediglich $0,1$% der gesamten atomaren Masse aus.

Beispiel

Helium $(He)$ hat die Ordnungszahl 2. Das bedeutet, dass ein Atom dieses Elements 2 Protonen und 2 Elektronen besitzt.

Ionen

Die Elektronen eines Atoms umkreisen ihren Kern auf bestimmten Bahnen. Wie dies genau zu verstehen ist, werden wir im Laufe dieses Textes näher erläutern.

In einigen Fällen unterscheidet sich die Anzahl der Protonen ($p^+$) und Elektronen ($e^-$) in einem Atom. Das bedeutet, dass es ein Ungleichgewicht der Ladung gibt. Sind mehr Elektronen als Protonen vorhanden, dann ist das Atom negativ geladen. Man spricht hierbei auch von einem Elektronenüberschuss. Sollte jedoch die Anzahl der Protonen überwiegen, dann verfügt das Atom über eine positive Ladung (Elektronenmangel).

Merke

Liegt ein Unterschied zwischen der Anzahl der Elektronen und der Protonen vor, so nennt man das Atom auch $Ion$.

Teste kostenlos unser Selbst-Lernportal
  • Über 700 Lerntexte & Videos
  • Über 250.000 Übungen & Lösungen

Das Schalenmodell

Um zu verstehen, wie die Atomhülle neutraler (ungeladener) Atome aufgebaut ist, schauen wir uns an, wie sich die Elektronen in der Atomhülle verteilen. Die Elektronen bewegen sich nicht beliebig um den Atomkern. Durch die positiv geladenen Protonen im Inneren des Atoms (Atomkern) werden die Elektronen, die eine negative Ladung haben, angezogen. Je näher sich ein Elektron um den Kern bewegt, desto stärker ist diese Anziehung. Dabei fällt auf, dass einige Elektronen stärker angezogen werden, als andere. Das bedeutet, dass die Elektronen unterschiedlich weit vom Kern entfernt sind.

Wenn man die Laufbahnen der Elektronen betrachtet, lassen sich diese sehr gut mittels Schalen verdeutlichen, die sich um den Kern befinden.

schalenmodell-atom-hauptgruppen-perioden-valenzelektronen-k-l-m-n-schale
 

Wie diese Grafik zeigt, existieren mehrere Schalen um den Atomkern (hier: rot). Die innerste Schale trägt den Kennbuchstaben $K$. Jede weitere Schale ist dann mit fortlaufenden Buchstaben des Alphabets (L, M, N, usw.) betitelt. In jeder Schale gibt es eine maximale Anzahl an Elektronen. Für die K-Schale sind das zwei Elektronen.

Beispiel

Bei einem Heliumatom, das genau zwei Elektronen $(e^-)$ besitzt, ist demnach die K-Schale vollständig gefüllt.

In die L-Schale passen höchstens acht Elektronen bis sie gefüllt ist und für die M-Schale beträgt die Maximalzahl 18 Elektronen. Hierfür kann man sich eine einfache Formel merken, mit deren Hilfe du die maximale Anzahl der Elektronen einer Schale leicht erschließen kannst.

Merke

Als Faustformel für die maximale Anzahl der Elektronen in einer Schale kann man sich merken:

Wenn $z$ für die maximale Anzahl der Elektronen einer Schale und $n$ für die Schalennummer (K=1, L=2, usw.) steht, dann gilt:

$z = {2}\cdot{n}^2$

Daraus folgt für unsere Schalen:

$K: {2}\cdot{1}^2 = 2e^- $

$L: {2}\cdot{2}^2 = 8e^-$

$M: {2}\cdot{3}^2 = 18e^-$

$N: {2}\cdot{4}^2 = 32e^-$

Das Befüllen der Schalen

Schauen wir uns den Umgang mit dieser Formel einmal praktisch anhand zwei verschiedener Elemente an: Das Neon – Atom (Ne) hat die Ordnungszahl 10. Das bedeutet, dass sich in der Atomhülle insgesamt 10 Elektronen befinden. Doch wie verteilen sich diese auf die Schalen? Die K – Schale kann gemäß der obigen Formel lediglich zwei Elektronen aufnehmen $( 2\cdot 1^2 = 2)$. Nachdem diese dann vollständig gefüllt ist, werden die restlichen Elektronen auf die weiteren Schalen verteilt. Wenden wir die Formel auf die zweite Schale (L-Schale) an, dann kannst du feststellen, dass in diese acht Elektronen passen und sich somit alle übrigen Elektronen in dieser Schale befinden. Du siehst also, dass im Fall von Neon zwei Schalen vorhanden sind die beide mit der maximalen Anzahl an Elektronen gefüllt sind.

Merke

Beim Befüllen der Schalen mit Elektronen wird immer von der K - Schale an aufwärts begonnen.

Wenn du dir als weiteres Beispiel das Sauerstoffatom (O, Ordnungszahl 8) anschaust, stellst du fest, dass sich hier 8 Elektronen auf die Schalen verteilen. Da sich in der K – Schale, wie du jetzt ja schon weißt, zwei Elektronen befinden, bleiben für die zweite Schale (L) nur noch sechs Elektronen übrig. Du siehst also, dass die Schalen nicht bei jedem Atom vollständig gefüllt sind.

Valenzelektronen

Die Elektronen in der äußersten Schale nennt man Außenelektronen oder auch Valenzelektronen. Welche chemische Eigenschaft ein Atom besitzt, hängt fast ausschließlich von der Anzahl der Valenzelektronen ab. Daher hat man diese zu Gruppen zusammengefasst. 

Elektronenschalen, Valenzelektronen und das Periodensystem

Die folgende Abbildung zeigt dir, wie man die einzelnen Atomsorten eingeteilt hat.

schalenmodell-tabelle-hauptgruppen-periode-k-l-m-schalen-ordnungszahl-aussenelektronen

Anhand der Anzahl der Valenzelektronen sind die Elemente in sogenannte Hauptgruppen eingeteilt worden. So bedeutet es zum Beispiel, dass ein Atom eines Elements aus der III. Hauptgruppe, drei Elektronen auf der äußersten Schale besitzt. Die einzige Ausnahme findet sich beim Heliumatom, das sich in der VIII. Gruppe befindet, jedoch nur die K – Schale mit zwei Außenelektronen befüllt hat.

Neben den Hauptgruppen ist das Periodensystem (siehe Grafik oben) auch in verschiedene Perioden unterteilt. In jeder Periode befinden sich Atome von Elementen, die die gleiche Anzahl an Schalen haben. Wie du siehst, haben zum Beispiel alle Elemente der II. Periode zwei Schalen (K und L). 

Jetzt weißt du, wie sich die Atomhülle der Elemente zusammensetzt und wie sich die Anordnung im Periodensystem ergibt. Dein neues Wissen kannst du jetzt gerne mit unseren Übungen austesten. Dabei wünsche ich dir viel Spaß und Erfolg!

Teste dein Wissen!
Übungsaufgaben

Teste dein Wissen!

Die Elektronen eines Atoms werden bei der Berechnung der Masse nicht bzw. kaum berücksichtigt. Wie ist dieser Umstand zu begründen?

Teste dein Wissen!

Du hast einen Stoff vorliegen, der sich in der vierten Hauptgruppe befindet und in der dritten Periode. Wie viele Elektronen hat ein Atom dieses Stoffes insgesamt in seiner Hülle?

Diese und weitere PDF-Übungsaufgaben findest du in unserem Selbst-Lernportal. Registriere dich jetzt gratis und lerne sofort weiter!
Teste dein Wissen!

Welches Paar ist richtig?

Diese und weitere PDF-Übungsaufgaben findest du in unserem Selbst-Lernportal. Registriere dich jetzt gratis und lerne sofort weiter!
Teste dein Wissen!

Welche Eigenschaft(en) besitzen alle Atome der Elemente einer Hauptgruppe?

Aufgabenblätter & Lösungen
Mit wenigen Klicks die passenden Aufgaben und Lösungen zum Üben und Selbst-Lernen finden.

Du möchtest mehr Aufgaben?
Teste kostenlos unser Lernportal mit vielen Übungen & Lösungen.

Jetzt gratis anmelden & testen

Du brauchst mehr Hilfe?
Wir unterstützen Dich!

Online-Lernen

Wissen vertiefen?

Online-Lernportal

Wir unterstützen Dich mit:

  • Lernvideos
  • Über 250.000Übungsaufgaben - auch als PDF inkl. Lösungen
  • Hausaufgaben Live-Chat
Online-Nachhilfe

Online-Nachhilfe

Einzelnachhilfe

Du benötigst individuelle Hilfe?

Dann teste unsere Online-Einzelnachhilfe gerne in einer gratis Probestunde. Mehr Infos zur Online-Nachhilfe

Nachhilfe vor Ort

Nachhilfe vor Ort

Kleine Lerngruppen

Wenn Du gerne mit anderen vor Ort lernst, dann ist unsere Nachhilfe auch in Deiner Nähe.

Teste uns gerne in 2 gratis Probestunden.

Unsere Kunden über den Studienkreis
Feedback von Eltern & Schüler:innen

Bewertung bundesweit
13.02.2025 , von Miriam T.
mein Sohn kommt sehr gerne und versteht vieles besser, vielen Dank
12.02.2025 , von Doreen K.
Unsere Tochter hat sich deutlich verbessert in den naturwissenschaftlichen Fächern. Sie ist richtig zufrieden mit ihren Noten und der Unterschied ist spürbar.
11.02.2025 , von Cihan S.
Er macht positive Fortschritte und geht gerne hin

Noch Fragen?
Wir sind durchgehend für dich erreichbar

Online Lern-Bibliothek kostenlos testen!

Jetzt registrieren und direkt kostenlos weiterlernen!

Dein Gratis-Lernpaket:

  • Lern-Bibliothek: 1 Tag Gratis-Zugang
  • Hausaufgaben-Soforthilfe: 15 Gratis-Minuten
  • Nachhilfe-Probestunden gratis
1 Kontaktdaten angeben
2 Fertig
Deine Daten werden von uns nur zur Bearbeitung deiner Anfrage gespeichert und verarbeitet. Weitere Informationen findest du hier: www.studienkreis.de/datenschutz/
7995