Bayern Abitur Chemie

## Linienspektren und Energiestufen Erhitzt man Wasserstoff-Gas in einer Gasentladungsröhre, sendet es Licht nur bei bestimmten Wellenlängen aus, sodass im Spektrometer einzelne Linien erscheinen. Ein kontinuierliches Spektrum wie das einer Glühlampe entsteht nicht. Das lässt sich nur deuten, wenn die Elektronen im Atom bestimmte Energiewerte annehmen können: Beim Übergang von einer höheren Energiestufe $E_2$ auf eine niedrigere $E_1$ wird ein Photon mit der Energie $$ \Delta E = E_2 - E_1 = h \cdot f = \frac{h \cdot c}{\lambda} $$ abgegeben. Jede Spektrallinie gehört also zu einem Übergang zwischen zwei Energiestufen. Beim Wasserstoff-Atom gilt für die Energie der Stufe mit der Hauptquantenzahl $n$ $$ E_n = -\frac{13{,}6\,\mathrm{eV}}{n^2} \qquad n = 1, 2, 3, \dots $$ Die Energie ist negativ, weil das Elektron gebunden ist; für $n \to \infty$ nähert sie sich null, und das Elektron ist vom Atom gelöst. Die Energiestufen rücken mit wachsendem $n$ immer näher zusammen. Die sichtbaren Linien des Wasserstoffs (Balmer-Serie) entstehen bei Übergängen aus Stufen mit $n \geq 3$ auf die Stufe $n = 2$. Flammenfärbungen und die Emissionsspektren anderer Elemente beruhen auf demselben Prinzip. Natrium färbt die Flamme gelb, Lithium karminrot, Kalium violett und Kupfer grün; jedes Element hat ein eigenes Linienmuster, weil seine Energiestufen charakteristisch sind. ## Hinweise auf Unterenergiestufen Das einfache Schalenmodell mit einer Energiestufe je Hauptquantenzahl reicht für Atome…