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Kugelwolkenmodell

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Ah…, kommen wir endlich zu meinem Lieblings-Atommodell. Leute, die keine Ahnung von Chemie haben, denken immer, zuerst wurde das Kugelwolkenmodell entwickelt und dann das Orbitalmodell. Das liegt natürlich daran, dass das Orbitalmodell komplexer ist als das Kugelwolkenmodell und mehr erklären kann. Genau das Gegenteil ist aber der Fall. Das Kugelwolkenmodell ist eine didaktische Vereinfachung des Orbitalmodells, es wurde extra für Schüler und Studenten entwickelt:

"Nachteilig waren weiterhin die geringe Anschaulichkeit des Orbitalmodells und die damit verbundenen Lernschwierigkeiten bei den Studenten. Aus diesen Gründen war Kimball bestrebt, ein weniger rechenaufwendiges Atommodell zu entwickeln, das trotz Vereinfachung gute Ergebnisse bei Molekülberechnungen hervorbringt."

Zitat aus "Das Kugelwolkenmodell" von Prof. Dr. Alfred Flint, Universität Rostock.

Allerdings lässt die Beliebtheit des Kugelwolkenmodells in deutschen Schulbüchern zu wünschen übrig, die meisten Bücher erklären chemische Vorgänge immer noch mit dem Schalenmodell.

Einzelheiten zum Kugelwolkenmodell finden Sie auf auf meine Seiten zur Chemie in der Stufe 9.

Aber der Vollständigkeit halber wieder ein Überblick über das Kugelwolkenmodell, das ja eine Erweiterung des Schalenmodells ist, das wieder eine Erweiterung des Kern-Hülle-Modells ist, welches schließlich eine Erweiterung des DALTONschen Kugelteilchenmodells ist. Daher sind auch die meisten Aussagen dieser "alten" Modell in der Beschreibung des Kugelwolkenmodells noch enthalten. Auch dass Atome unteilbar sind und aus kleinen "Kugeln" bestehen, ist ja noch aktuell. Elektronenmikroskopische Aufnahmen zeigen, dass Atome eine kugelförmige Gestalt haben, wie Dalton vorhergesagt hatte.

Das Kugelwolken-Modell
  • Atome bestehen aus kleinen unteilbaren Kugeln.
  • Jedes Element besteht aus einer eigenen Atomsorte. Es gibt also genau soviele Atomsorten, wie es Elemente gibt.
  • Jede Atomsorte hat einen bestimmten Radius und eine bestimmte Masse.
  • Chemische Reaktionen sind Teilchengruppierungen: Bei einer Reaktion gruppieren sich die Atome der Ausgangsstoffe lediglich um. Weder werden Atome vernichtet, noch entstehen neue.
  • Atome enthalten eine gleiche Anzahl von positiv geladenen Protonen und negativ geladenen Elektronen, daher sind Atome nach außen hin elektrisch neutral.
  • Die Protonen sind in einem winzigen Atomkern konzentriert, die Elektronen befinden sich weiter außen in einer Elektronenhülle.
  • Die Elektronenhülle besteht aus mehreren Schalen; jede Schale fasst eine bestimmte maximale Anzahl von Elektronen: K-Schale 2, L-Schale 8, M-Schale 18 etc.
  • Jede Schale enthält eine bestimmte Anzahl von Orbitalen Kugelwolken, die jeweils zwei Elektronen fassen.
    K-Schale: eine Kugelwolke;
    L-Schale: vier Kugelwolken;
  • M-Schale: vier Kugelwolken.
  • Die s-Orbitale sind kugelförmig, die p-Orbitale hantelförmig, die d-Orbitale recht komplex.
  • Atome können Elektronen abgeben und werden dann zu elektrisch positiv geladenen Kationen.
  • Atome können Elektronen aufnehmen und werden dann zu elektrisch negativ geladenen Anionen.

Sie sehen hier selbst, das Kugelwolkenmodell ist eine Vereinfachung des Orbitalmodells, statt verschiedener Typen von Orbitalen gibt es nur noch Kugelwolken. Entwickelt wurde das Kugelwolkenmodell ursprünglich 1956 von dem amerikanischen Chemieprofessor KIMBALL, 1963 wurde des dann von KENT in seine endgültige Form gebracht. Der deutsche Chemiker und Lehrbuchautor CHRISTEN hat das Kugelwolkenmodell dann um 1972 in den deutschen Sprachraum eingeführt. Einzelheiten finden Sie auf meiner Seite "Hybridisierung - eine geniale Problemlösung" für die Stufe Q2 sowie auf der Seite "Das Kugelwolkenmodell" der Universität Rostock.

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