# Elektronenschalen > For AI agents: use [llms.txt](https://nakafa.com/llms.txt) for the site index. Markdown versions are available by appending `.md` to content URLs or sending `Accept: text/markdown`. URL: https://nakafa.com/de/faecher/chemie/atombau/elektronenhuelle Source: https://raw.githubusercontent.com/nakafaai/aksara/16d6b8e869d1a277313c65bbfc4b4a83efe77a46/packages/corpus/material/lesson/chemistry/structure-matter/atom-shell/de.mdx Verstehe Elektronenschalen als Energieniveaus, bestimme ihre Kapazität und leite daraus die Schalenbelegung von Calcium her. --- ## Schalen als Energieniveaus Im einfachen Bohr-Modell werden Elektronen in **Elektronenschalen** dargestellt. Jede Schale steht für ein bestimmtes Energieniveau um den Kern. Je näher eine Schale am Kern liegt, desto niedriger ist ihre Energie. OpenStax erklärt im Abschnitt [The Bohr Model](https://openstax.org/books/chemistry-atoms-first-2e/pages/3-2-the-bohr-model), wie Bahnen mit festgelegten Energien das Linienspektrum von Wasserstoff erklären. Ein Gebäude mit mehreren Etagen liefert ein nützliches Bild: Die erste Etage liegt tiefer als die zweite, die zweite tiefer als die dritte. Im Atom geht es allerdings nicht um räumliche Stockwerke, sondern um Energie. Ein kreisförmiges Schalendiagramm ist deshalb eine **Skizze der Energieniveaus**, keine feste Schiene, auf der Elektronen wie Züge fahren. Die Schalen tragen Buchstabennamen: | Schale | Schalennummer | | :---- | :----------- | | $$\mathrm{K}$$ | $$n = 1$$ | | $$\mathrm{L}$$ | $$n = 2$$ | | $$\mathrm{M}$$ | $$n = 3$$ | | $$\mathrm{N}$$ | $$n = 4$$ | | $$\mathrm{O}$$ | $$n = 5$$ | | $$\mathrm{P}$$ | $$n = 6$$ | | $$\mathrm{Q}$$ | $$n = 7$$ | Visible text: | Schale | Schalennummer | | :---- | :----------- | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | Die Buchstaben $$\mathrm{K}$$ bis $$\mathrm{Q}$$ benennen die Schalen. Der Wert $$n$$ ist die **Schalennummer**. Mit größerem $$n$$ steigt auch das Energieniveau. Visible text: Die Buchstaben bis benennen die Schalen. Der Wert ist die **Schalennummer**. Mit größerem steigt auch das Energieniveau. ## Maximale Elektronenkapazität Die maximale Elektronenzahl in einer Schale berechnet sich mit: ```math \text{maximale Elektronenzahl einer Schale} = 2n^2 ``` LibreTexts führt die Schalennamen $$\mathrm{K}$$ bis $$\mathrm{Q}$$ und ihre Höchstbelegung im Beitrag [The Bohr Model of Atoms](https://chem.libretexts.org/Courses/Barstow_Community_College/Survey_of_Chemistry_and_Physics/2%3A_Structure_of_Matter/3%3A_Atomic_Theory/2.4%3A_Atomic_Structure/2.3.5%3A_The_Bohr_Model_of_Atoms) auf. Visible text: LibreTexts führt die Schalennamen bis und ihre Höchstbelegung im Beitrag [The Bohr Model of Atoms](https://chem.libretexts.org/Courses/Barstow_Community_College/Survey_of_Chemistry_and_Physics/2%3A_Structure_of_Matter/3%3A_Atomic_Theory/2.4%3A_Atomic_Structure/2.3.5%3A_The_Bohr_Model_of_Atoms) auf. Die Ergebnisse sind: | Schale | Schalennummer | Maximale Elektronenzahl nach $$2n^2$$ | | :---- | :----------- | :------------------ | | $$\mathrm{K}$$ | $$1$$ | $$2(1)^2 = 2$$ | | $$\mathrm{L}$$ | $$2$$ | $$2(2)^2 = 8$$ | | $$\mathrm{M}$$ | $$3$$ | $$2(3)^2 = 18$$ | | $$\mathrm{N}$$ | $$4$$ | $$2(4)^2 = 32$$ | | $$\mathrm{O}$$ | $$5$$ | $$2(5)^2 = 50$$ | | $$\mathrm{P}$$ | $$6$$ | $$2(6)^2 = 72$$ | | $$\mathrm{Q}$$ | $$7$$ | $$2(7)^2 = 98$$ | Visible text: | Schale | Schalennummer | Maximale Elektronenzahl nach | | :---- | :----------- | :------------------ | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | Das Wort **maximal** ist entscheidend. Die Schale $$\mathrm{M}$$ kann bis zu $$18$$ Elektronen aufnehmen. Daraus folgt aber nicht, dass jedes Atom die Schale $$\mathrm{M}$$ erst vollständig mit $$18$$ Elektronen füllt, bevor die nächste beginnt. Für die einführenden Beispiele bis Calcium verwenden wir das vereinfachte Schalenmuster im interaktiven Modell. Visible text: Das Wort **maximal** ist entscheidend. Die Schale kann bis zu Elektronen aufnehmen. Daraus folgt aber nicht, dass jedes Atom die Schale erst vollständig mit Elektronen füllt, bevor die nächste beginnt. Für die einführenden Beispiele bis Calcium verwenden wir das vereinfachte Schalenmuster im interaktiven Modell. ## Schalenmodell für leichte Elemente Wähle ein neutrales Atom. Bei einem neutralen Atom entspricht die Elektronenzahl der Ordnungszahl. Lies anschließend ab, wie sich die Elektronen auf die Schalen $$\mathrm{K}$$, $$\mathrm{L}$$, $$\mathrm{M}$$ und $$\mathrm{N}$$ verteilen. Visible text: Wähle ein neutrales Atom. Bei einem neutralen Atom entspricht die Elektronenzahl der Ordnungszahl. Lies anschließend ab, wie sich die Elektronen auf die Schalen , , und verteilen. Component: AtomShellLab Props: - title: Atomhüllenmodell - description: Das Diagramm zeigt das vereinfachte Schalenmodell für neutrale Atome bis Calcium. Unterscheide dabei die tatsächliche Belegung einer Schale von ihrer maximalen Kapazität nach $$2n^2$$. Visible text: Das Diagramm zeigt das vereinfachte Schalenmodell für neutrale Atome bis Calcium. Unterscheide dabei die tatsächliche Belegung einer Schale von ihrer maximalen Kapazität nach . - labels: { chooseAtom: "Neutrales Atom auswählen", atomicNumber: "Ordnungszahl", configuration: "Konfiguration", electronTotal: "Anzahl der Elektronen", maximumCapacity: "Kapazität", outerShell: "Äußerste Schale", samples: { neon: { tab: "Ne", name: "Neon", note: <>Die Konfiguration lautet $$2, 8$$. Die Schale $$\mathrm{L}$$ ist die äußerste Schale., }, magnesium: { tab: "Mg", name: "Magnesium", note: <>Nach dem Füllen der Schalen $$\mathrm{K}$$ und $$\mathrm{L}$$ kommen die verbleibenden $$2$$ Elektronen in die Schale $$\mathrm{M}$$., }, chlorine: { tab: "Cl", name: "Chlor", note: <>Im vereinfachten Schalenmodell enthält die äußerste Schale $$7$$ Elektronen., }, argon: { tab: "Ar", name: "Argon", note: <>Das einführende Muster lautet $$2, 8, 8$$. Die Schale $$\mathrm{M}$$ enthält also $$8$$ Elektronen., }, potassium: { tab: "K", name: "Kalium", note: <>Kalium besitzt das Elementsymbol $$\mathrm{K}$$. Das ist nicht dasselbe wie der Schalenname $$\mathrm{K}$$. Nach $$2, 8, 8$$ kommt das verbleibende $$1$$ Elektron in die Schale $$\mathrm{N}$$., }, calcium: { tab: "Ca", name: "Calcium", note: <>Calcium besitzt $$20$$ Elektronen. Sein vereinfachtes Schalenmuster lautet daher $$2 ... [truncated; 1224 chars] Visible text: { chooseAtom: "Neutrales Atom auswählen", atomicNumber: "Ordnungszahl", configuration: "Konfiguration", electronTotal: "Anzahl der Elektronen", maximumCapacity: "Kapazität", outerShell: "Äußerste Schale", samples: { neon: { tab: "Ne", name: "Neon", note: <>Die Konfiguration lautet . Die Schale ist die äußerste Schale., }, magnesium: { tab: "Mg", name: "Magnesium", note: <>Nach dem Füllen der Schalen und kommen die verbleibenden Elektronen in die Schale ., }, chlorine: { tab: "Cl", name: "Chlor", note: <>Im vereinfachten Schalenmodell enthält die äußerste Schale Elektronen., }, argon: { tab: "Ar", name: "Argon", note: <>Das einführende Muster lautet . Die Schale enthält also Elektronen., }, potassium: { tab: "K", name: "Kalium", note: <>Kalium besitzt das Elementsymbol . Das ist nicht dasselbe wie der Schalenname . Nach kommt das verbleibende Elektron in die Schale ., }, calcium: { tab: "Ca", name: "Calcium", note: <>Calcium besitzt Elektronen. Sein vereinfachtes Schalenmuster lautet daher $$2 ... [truncated; 1224 chars] ## Warum Calcium zwei, acht, acht, zwei besitzt Calcium hat die Ordnungszahl $$20$$. Das Symbol $$Z$$ steht für die Ordnungszahl. Weil das Atom neutral ist, besitzt es ebenfalls $$20$$ Elektronen. Visible text: Calcium hat die Ordnungszahl . Das Symbol steht für die Ordnungszahl. Weil das Atom neutral ist, besitzt es ebenfalls Elektronen. ### Die Schalen Schritt für Schritt füllen Die Füllschritte im einfachen Schalenmodell sind: ```math \begin{aligned} \mathrm{Ca}: Z &= 20 \\ e^- &= 20 \\ \mathrm{K} &: 2 \quad \text{übrig } 18 \\ \mathrm{L} &: 8 \quad \text{übrig } 10 \\ \mathrm{M} &: 8 \quad \text{übrig } 2 \\ \mathrm{N} &: 2 \quad \text{übrig } 0 \end{aligned} ``` ### Warum nicht zwei, acht, zehn? Eine häufige Frage ist: Warum nicht $$2, 8, 10$$? Visible text: Eine häufige Frage ist: Warum nicht ? Im vereinfachten Schalenmodell für leichte Elemente bis Calcium wird die Schale $$\mathrm{M}$$ zunächst mit $$8$$ Elektronen notiert, bevor die übrigen Elektronen die Schale $$\mathrm{N}$$ beginnen. Nach dem Füllen von $$\mathrm{K}$$ und $$\mathrm{L}$$ bleiben bei Calcium $$10$$ Elektronen. Davon kommen in die Schale $$\mathrm{M}$$ insgesamt $$8$$ Elektronen und in die Schale $$\mathrm{N}$$ die letzten $$2$$. Visible text: Im vereinfachten Schalenmodell für leichte Elemente bis Calcium wird die Schale zunächst mit Elektronen notiert, bevor die übrigen Elektronen die Schale beginnen. Nach dem Füllen von und bleiben bei Calcium Elektronen. Davon kommen in die Schale insgesamt Elektronen und in die Schale die letzten . Deshalb: ```math \text{Elektronenkonfiguration von Calcium} = 2, 8, 8, 2 ``` ## Grenzen des Modells Zwei Aussagen dürfen dabei nicht verwechselt werden. | Aussage | Genaue Bedeutung | | :-------- | :--------------- | | Atomhüllen werden als Kreise gezeichnet. | Die Zeichnung hilft dabei, die Energieniveaus darzustellen. Es handelt sich nicht um einen starren physischen Weg. | | Die Formel $$2n^2$$ gibt die maximale Kapazität an. | Es handelt sich nicht um die vollständige Füllreihenfolge für jedes Element. Schwerere Elemente benötigen das Unterschalen- und Orbitalmodell. | Visible text: | Aussage | Genaue Bedeutung | | :-------- | :--------------- | | Atomhüllen werden als Kreise gezeichnet. | Die Zeichnung hilft dabei, die Energieniveaus darzustellen. Es handelt sich nicht um einen starren physischen Weg. | | Die Formel gibt die maximale Kapazität an. | Es handelt sich nicht um die vollständige Füllreihenfolge für jedes Element. Schwerere Elemente benötigen das Unterschalen- und Orbitalmodell. | OpenStax erklärt, dass Elektronen im modernen Orbitalmodell nach Argon zuerst das Niveau $$4s$$ und erst danach $$3d$$ besetzen. Der Abschnitt [Electronic Structure of Atoms](https://openstax.org/books/chemistry/pages/6-4-electronic-structure-of-atoms-electron-configurations) zeigt die vollständige Einordnung. Hier genügt das vereinfachte Schalenmuster, weil es das Grundprinzip sichtbar macht. Visible text: OpenStax erklärt, dass Elektronen im modernen Orbitalmodell nach Argon zuerst das Niveau und erst danach besetzen. Der Abschnitt [Electronic Structure of Atoms](https://openstax.org/books/chemistry/pages/6-4-electronic-structure-of-atoms-electron-configurations) zeigt die vollständige Einordnung. Hier genügt das vereinfachte Schalenmuster, weil es das Grundprinzip sichtbar macht. Die äußerste Schale führt auch zur Vorstellung von Valenzelektronen. Elektronen in der äußersten Schale werden **Valenzelektronen** genannt und haben großen Einfluss darauf, ob ein Atom dazu neigt, Ionen oder chemische Bindungen zu bilden.