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Übungen: Das Energiestufenmodell

Zehn Übungen zum Energiestufenmodell — vom Auffüllen der Stufen bis zum angeregten Atom.

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Übungsaufgaben

Zehn interaktive Übungen zum Klicken, Ziehen und Knobeln — von AFB I bis AFB III. Jede Übung gibt dir sofort Rückmeldung; wenn du nicht weiterkommst, helfen dir zwei gestufte Tipps.

A1
Was stimmt im Energiestufenmodell?
AFB I

Welche Aussagen zum Energiestufenmodell sind richtig?

Mehrere Antworten sind richtig. Markiere alle zutreffenden und klicke dann auf „Prüfen“.
Stufe 1 fasst nur 2 Elektronen. Elektronen ganz oben sind am energiereichsten — sie lassen sich am leichtesten abtrennen. Nach oben rücken die Stufen enger zusammen.
Ansatz: Denke an die Ionisierungsenergien: Welche Elektronen gehen zuerst?
Weg: Kapazitäten: 2, 8, 8 — und die Abstände werden nach oben kleiner.
A2
Stimmt's? — Fünferserie
AFB I

Fünf Behauptungen über Energiestufen.

Fünf Aussagen nacheinander. Eine falsche Einschätzung reicht — dann startest du die Serie mit „Neue Runde“ neu.
Aussage 1 von 5

Merke: Die Stufen werden von unten nach oben gefüllt — 2, 8, 8.
Ansatz: Wie viele Elektronen passen auf Stufe 1?
Weg: Rechne bei Natrium: 11 − 2 − 8 = 1 Elektron bleibt für die dritte Stufe.
A3
Lückentext mit Wortbank
AFB I

Setze die Fachbegriffe an die richtige Stelle — ein Wort bleibt übrig.

Wort anklicken, dann Lücke anklicken (oder umgekehrt) — mit Tab und Enter geht es genauso. Ein Klick auf eine gefüllte Lücke legt das Wort zurück.

Die Elektronen eines Atoms besetzen bestimmte . Auf der ersten Stufe haben höchstens Elektronen Platz, auf der zweiten höchstens . Ein Elektron auf einer höheren Stufe ist und lässt sich leichter abtrennen. Werden die Stufen von unten nach oben besetzt, befindet sich das Atom im .

„Atomkern“ passt nicht: Im Kern sitzen Protonen und Neutronen, die Stufen gehören zur Hülle.
Ansatz: Zwei Lücken brauchen Zahlwörter.
Weg: Der letzte Begriff beschreibt den energieärmsten Zustand des Atoms.
A4
Wie viele Stufen sind besetzt?
AFB I

Gib für jedes Atom an, wie viele Energiestufen im Grundzustand besetzt sind.

Wähle für jede Zeile eine Stufe: 1 = eine Stufe, 2 = zwei Stufen, 3 = drei Stufen, 4 = vier Stufen, 5 = fünf Stufen. Mit der Tastatur: Tab zur Zeile, ←/→ zwischen den Stufen, Enter setzt.
1 = eine Stufe5 = fünf Stufen
Wasserstoff (Z = 1)
Stickstoff (Z = 7)
Chlor (Z = 17)
Calcium (Z = 20)
Helium (Z = 2)
Bis 2 Elektronen: eine Stufe · bis 10: zwei · bis 18: drei · ab 19: vier. Fünf Stufen kommen bei den Elementen bis Calcium nicht vor.
Ansatz: Verteile die Elektronen: 2, dann 8, dann 8, dann der Rest.
Weg: Chlor: 2 · 8 · 7 — Calcium: 2 · 8 · 8 · 2.
A5
So bestimmst du die Besetzung
AFB II

Bringe die Schritte in die richtige Reihenfolge, mit denen man die Besetzung der Energiestufen eines Atoms bestimmt.

Ziehe die Karten in die richtige Reihenfolge — mit der Tastatur: ↑/↓ verschiebt, Shift+↑/↓ wechselt nur den Fokus.
1Ordnungszahl des Elements im Periodensystem nachschlagen.
2Elektronenzahl = Ordnungszahl (neutrales Atom).
3Stufe 1 mit bis zu 2 Elektronen füllen.
4Stufe 2 mit bis zu 8 Elektronen füllen.
5Die restlichen Elektronen auf Stufe 3 (ab 19 auch Stufe 4) verteilen.
Wer mit Stufe 3 anfängt, landet im angeregten Zustand — im Grundzustand wird immer von unten gefüllt.
Ansatz: Womit weißt du, wie viele Elektronen es überhaupt sind?
Weg: Zuerst zählen, dann von unten nach oben auffüllen.
A6
Mix: Vom Kern zur Hülle
AFB II

Ein Atom des Isotops Calcium-40 (⁴⁰Ca, Ordnungszahl 20).

Rechne die Kette Schritt für Schritt: Erst wenn ein Schritt stimmt, wird der nächste freigeschaltet. Enter prüft.
  1. Anzahl der Protonen
  2. Anzahl der Neutronen
  3. Anzahl der Elektronen im neutralen Atom
  4. Elektronen auf der höchsten besetzten Stufe
Neutronen = Massenzahl − Protonen = 40 − 20 = 20. Die Hülle: 2 · 8 · 8 · 2 — auf Stufe 4 sitzen 2 Elektronen.
Ansatz: Massenzahl = Protonen + Neutronen (Kapitel 2.1).
Weg: Elektronen verteilen: 2 + 8 + 8 = 18, es bleiben 2 für Stufe 4.
A7
Besetzung erkennen
AFB II

Verbinde jede Besetzung der Energiestufen mit dem passenden Element.

Klicke links einen Eintrag an und dann rechts den passenden — es entsteht eine Verbindungslinie. Mit der Tastatur: Enter zum Auswählen, ↑/↓ zum Wandern.
Addiere die Zahlen: Die Summe ist die Ordnungszahl — 6 (C), 12 (Mg), 16 (S), 18 (Ar), 19 (K).
Ansatz: Die Summe aller Elektronen ist die Ordnungszahl.
Weg: Summen: 6, 12, 16, 18, 19 — suche die Elemente im Periodensystem.
A8
Grundzustand, angeregt oder unmöglich?
AFB III

Ordne jede Besetzung zu: Ist sie der Grundzustand, ein angeregter Zustand (eine untere Stufe hat noch Platz) oder unmöglich (eine Stufe ist überfüllt)?

Ziehe jede Karte in den passenden Korb — oder wähle sie mit Enter aus und drücke dann die Ziffer des Korbs (0 legt sie zurück).
1Grundzustand
2angeregt
3unmöglich
Achtung beim Neon: 2 · 7 · 1 hat die richtige Summe 10, aber ein Elektron sitzt zu hoch — Stufe 2 hätte noch Platz. Beim Beryllium sind drei Elektronen auf Stufe 1, dort passen nur zwei.
Ansatz: Prüfe erst die Höchstzahlen 2 und 8. Passt eine Stufe nicht, ist die Besetzung unmöglich.
Weg: Passen alle Zahlen: Ist eine untere Stufe nicht voll, obwohl darüber Elektronen sitzen? Dann ist das Atom angeregt.
A9
Fehlersuche im Schulheft
AFB III

Sechs Sätze aus einem Schulheft — drei davon sind falsch. Finde sie.

In diesem Text stecken Fehler. Klicke genau die falschen Zeilen an — die richtigen musst du stehen lassen.
Am häufigsten: Die Zahl der Elektronen auf einer Stufe wird mit der Zahl der Stufen verwechselt.
Ansatz: Prüfe bei jeder Besetzung zwei Dinge: Stimmt die Summe? Hält jede Stufe ihre Höchstzahl ein?
Weg: Bei den Sätzen ohne Zahlen: Welche Stufe ist energiereicher?
A10
Trickaufgabe: halb voll
AFB III

Bei einem Atom im Grundzustand ist Stufe 3 genau zur Hälfte besetzt. Wie viele Elektronen hat das Atom insgesamt?

Rechne selbst und trage das Ergebnis ein — Enter prüft direkt.
Stufe 3 fasst hier 8 Elektronen, halb voll sind 4. Darunter sind Stufe 1 und 2 voll: 2 + 8 + 4 = 14 — das ist Silicium. Die Falle: Nur die 4 Elektronen der dritten Stufe zu zählen.
Ansatz: Wie viele Elektronen fasst Stufe 3 bei den Elementen bis Argon?
Weg: Im Grundzustand sind die Stufen darunter voll: 2 + 8.