Eigenschaften der Atome

Die Elektronen der Atome besitzen messbare Eigenschaften, die die Quantisierung deutlich zeigen. Für gewöhnlich befinden sich die Elektronen in den Energieniveaus mit geringster Energie, auch Grundzustand genannt. Die Elektronen können sich auch in höheren "angeregten Zuständen" befinden und durch Übergänge zurück in den Grundzustand gehen. Dies kann bei Linienspektren wie zum Beispiel beim Wasserstoffspektrum beobachtet werden. Die Existenz solcher angeregten Zustände kann noch direkter in Stoßexperimenten, wie dem Franck-Hertz-Experiment, demonstriert werden.

Andere Eigenschaften, die auch mit den Energieniveaus zu tun haben, wie der Bahndrehimpuls und der Elektronenspin sind ebenfalls quantisiert und führen zu den Quantenzahlen, die die Niveaus charakterisieren. Diese quantisierten Eigenschaften stehen in Verbindung mit dem Periodensystem der Elemente. Die Forderung des Pauli-Prinzips für die Quantenzahlen kann als Ursprung für die Periodizität angesehen werden. Das Periodensystem bietet ein praktisches System für die Katalogisierung anderer physikalischer und chemischer Eigenschaften.

Während die Energieniveaus des Wasserstoffatoms nur von der Hauptquantenzahl abhängen zu scheinen, so zeigen andere Atome eine starke Abhängigkeit von der Bahndrehimpulsquantenzahl. Diese Niveaus zeigen eine geringere Abhängigkeit vom Gesamtdrehimpuls. Die Abhängigkeit stammt von Wechselwirkungen innerhalb des Atoms wie der Spin-Bahn-Kopplung oder von extern angelegten Feldern. Wird ein magnetisches Feld angelegt, so spaltet ein Niveau aufgrund des Zeeman-Effekts auf und bei einem elektrischen Feld gibt es eine Aufspaltung, die Stark-Effekt genannt wird.

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Quantenzahlen und Energieniveaus der Atome
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Periodensystem der Elemente

Die Quantenzahlen für die Elektronen eines Atoms zusammen mit dem Pauli-Prinzip ermöglichen einen tieferen Einblick in den Aufbau der Atome und in die beobachteten periodischen Eigenschaften.


Die Reihenfolge für die Besetzung der Energieniveaus der Elektronen ist durch die Energie bestimmt. Es wird jeweils, unter Beachtung des Pauli-Prinzips, der geringste freie Zustand besetzt. Die Bezeichnung der Niveaus folgt dem Schema der Spektroskopischen Notation.

Periodensystem
LewisschreibweiseElektronenkonfiguration in den Schalen
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