wim de boer, karlsruhe atome und moleküle, 25.06.2013 1 vl 17 17.1. laser (light amplification by...

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VL 17

17.1. Laser (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) Maser = Laser im Mikrowellenbereich, d.h.

Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation)

VL 18

18.1. Mehrelektronensysteme

VL 19

19.1. Periodensystem

VL 19

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Vorlesung 20:

Roter Faden:

Periodensystem

Folien auf dem Web:

http://www-ekp.physik.uni-karlsruhe.de/~deboer/

Siehe auch: http://www.wmi.badw.de/teaching/Lecturenotes/index.htmlhttp://www.uni-stuttgart.de/ipf/lehre/online-skript/

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Zusammenfassung

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Reihenfolge der Besetzung im Periodensystem

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Große Drehimpulse = maximale Abschirmung = geringe Bindung

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Elektronenanordnung im Grundzustand

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Elektronenanordnung im Grundzustand

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Periodensystem mit Elektronen-Konfiguration

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Zusammenfassung-I

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Aufbau des Periodensystems

http://www.periodensystem.info/elemente/

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Innerhalb einer Periode nimmt der Atomradius von links nach rechts ab. Diese auf den ersten Blick erstaunliche Beobachtung lässt sich verstehen, wenn man bedenkt, dass in einer Periode die Kernladungszahl stetig zunimmt, die hinzukommenden Elektronen aber keine Schalen neu beginnen. Dadurch wird die Anziehung auf die Elektronenhülle größer und es tritt eine Schrumpfung des Atomradius ein. Der Atomradius ist das Ergebnis von Anziehung der Elektronen durch den Kern einerseits und der gegenseitigen Abstoßung der Elektronen andererseits.

Atomradien

Bohrsche Modell (VL 8):

Durch Abschirmung S der Kernladung: Zeff=Z-S

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Berechnung von Zeff (Slater-Regeln)

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Beispiel: Berechnung von Zeff

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Elektronendichte bei vollen Schalen(Z=2,10,28 für n=1,2,3)

Atomradien und Ioni-sierungsenergie

Abgeschlossene Schalen

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Effektives Potential bei mehreren Elektronen

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Zusammenfassung - II

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Atome mit 1 Valenzelektron

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Termschema Na (1 Valenz-Elektron)

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Vollständiges Termschema des H-Atoms

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LS-Kopplung

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JJ-Kopplung

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Zusammenfassung LS und JJ Kopplung

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Verbotene QZ

Rot istverboten(Pauli)

Beispiel:3S1 hat L=0 S=1,Bahn-und Spin-Anteil beide symm. Verboten.

Beispiel:1P1 darf nicht mit 2 Elektronen besetzt werden, da L=1 und S=0, bedeutet Spinanteil antisymm, Ortsanteil symm., aber L=1 bedeutet ml1=0,ml2=1 erlaubt keine symm. Wellenfkt.

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Die erlaubten QZ für die p2 Konfiguration

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Zusammenfassung - II

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Zusammenfassung-III

Hundsche Regeln:

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Friedrich Hund

Nobelpreis für Physik im Jahre 1945 für seine bahnbrechenden Beiträge in der Quantenmechanik und Molekülphysik.

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Elektronenkonfiguration für n=1,2

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Magnetische Materialien

Eisen und Nickel Atome haben starkes magnetisches Moment durch hohe L und S

S=2, L=2.J=4 S=1, L=3.J=4

Grundzustand Grundzustand

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Elektronenanordnung im Grundzustand

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Zusammenfassung-I

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Zusammenfassung - II

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Zusammenfassung-III

Hundsche Regeln:

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Zum Mitnehmen

Mehrelektronen: Besetzung der Energieniveaus bestimmt durch Pauli-Prinzip und Hundsche Regeln.

Dies führt zum Periodensystem der Elemente