Vorwissen: Energiestufenmodell, Valenzelektronen und Ionen. Wie viel Energie braucht man, um ein Elektron aus dem Atom zu entfernen, und ist das für jedes Elektron gleich viel?
AufgabeEntferne nacheinander Elektronen aus dem Atom. Achte auf die Klickzahl und die Energie jedes Elektrons und suche die größte Lücke. Je mehr Energie das Elektron hat, desto stärker zittert es. Die Energie fließt aber ständig wieder ab, also musst du weiterklicken. Beschreibe, wie viel Energie jedes Elektron braucht, und erkläre den Verlauf mit dem Energiestufenmodell.
Die Werte sind gerundete Literaturwerte der molaren Ionisierungsenergien in kJ/mol (z. B. Natrium: 496 kJ/mol für das erste Elektron, 4562 kJ/mol für das zweite). Sie gelten für einzelne Atome bzw. Ionen im Gaszustand.
Die Energiezufuhr per Klick ist eine Analogie, etwa für Erhitzen oder Stöße mit schnellen Teilchen. Sie darf nicht so gelesen werden, als könne ein Atom viele schwache Portionen Licht sammeln: Ein einzelnes Lichtquant muss die gesamte Ionisierungsenergie auf einmal liefern. Die Klickzahl hängt vom Abfluss und von der Klickgeschwindigkeit ab und ist keine Messgröße.
Ein Klick liefert immer 500 kJ/mol. Der Abfluss steht für Energie, die das Elektron durch Stöße wieder abgibt. In diesem Modell beträgt er konstant 500 kJ/mol pro Sekunde.
Grenzen des Energiestufenmodells: Dass Aluminium (578 kJ/mol) leichter ein Elektron abgibt als Magnesium (738 kJ/mol), obwohl die Kernladung größer ist, erklärt das Modell nicht. Dafür braucht man Unterschalen (Orbitale), die erst später behandelt werden.
Kalium und Calcium (Beginn der 4. Periode) gehen über die Regeln im Buch hinaus: Das Energiestufenmodell mit 2, 8, 8 passt hier nur noch teilweise. Mit dem Link ionisierung.html?bis=Ar werden sie ausgeblendet.
Wie das gerechnet und gezeichnet ist, steht ausführlich unter Methoden.