Zehn interaktive Aufgaben: Modelle sortieren, Begriffe verbinden, die Punktwolke lesen, rechnen und argumentieren — mit gestuften Hilfen und Fortschrittsanzeige.
Zehn Aufgaben zum Orbitalmodell — vom Sortieren der Atommodelle über die Punktwolke bis zur Argumentationskette, warum es keine Bahn geben kann. Jede gelöste Aufgabe füllt den Fortschrittsbalken.
1
Stimmt das?
AFB I
Sechs Aussagen zum Orbitalmodell. Entscheide bei jeder, ob sie physikalisch korrekt ist.
Sechs Aussagen nacheinander. Eine falsche Einschätzung reicht — dann startest du mit „Neue Runde“ noch einmal.
Aussage 1 von 6
Drei stimmen, drei nicht. Die typischen Fallen: „viele Elektronen“, „nie außerhalb“ und „keine Energiestufen“ — alle drei verwechseln die Wolke mit etwas, das sie nicht ist.
Frage dich bei jeder Aussage: Geht es um ein Elektron oder um viele? Und: Ist „nie“ oder „immer“ im Spiel?
Die Wolke = Orte eines Elektrons. Außen = selten, nicht verboten. Energiestufen bleiben, nur die Bahn fällt weg.
2
Sechs Modelle, eine Reihenfolge
AFB I
Bringe die Atommodelle in die richtige zeitliche Reihenfolge — vom ältesten zum jüngsten.
Ziehe die Zeilen mit der Maus oder verschiebe sie mit den Pfeil-Buttons, bis die Reihenfolge stimmt.
1Griechen: unteilbare Kugel (Demokrit)
2Dalton: kleinste Teilchen mit fester Masse
3Thomson: positive Masse mit eingebetteten Elektronen
4Rutherford: winziger Kern, Hülle aus Elektronen
5Bohr: Elektronen auf festen Schalen
6Orbitalmodell: Elektronenwolke und Wahrscheinlichkeit
Jedes Modell behält, was sich bewährt hat, und ersetzt nur den Teil, der nicht mehr passt: Kern und Hülle bleiben ab Rutherford, die Energiestufen ab Bohr — nur die Bahn verschwindet 1928.
Zwei Fixpunkte helfen: Die Griechen stehen ganz am Anfang, das Orbitalmodell (1928) ganz am Ende.
Klicke links einen Begriff an und dann rechts die passende Bedeutung — es entsteht eine Verbindungslinie.
Drei der Begriffe beschreiben dasselbe Bild auf drei Ebenen: ein Punkt (Momentaufnahme), viele Punkte (Wolke), eine Grenze um die Punkte (Orbital).
Ein Begriff enthält das Wort „Wahrscheinlichkeit“, ein anderer das Wort „Bahn“ — die beiden gehören zu ganz verschiedenen Modellen.
4
Wo im Atom?
AFB II
Ein Schnitt durch ein Wasserstoffatom mit rund 900 Messorten. Finde die gesuchten Bereiche.
Klicke den gesuchten Bereich an. Mit der Tastatur: Tab zum Wandern, Enter zum Auswählen.
Von innen nach außen: Kern — dichter Bereich — Bereich mit abnehmender Dichte — 90-%-Grenze — seltene Messorte. Die Grenze ist eine gezeichnete Vereinbarung, kein Zaun.
Wo liegen die meisten Punkte? Dort ist die Aufenthaltswahrscheinlichkeit am größten. Der Kern ist der rote Punkt in der Mitte.
5
Bohr, Orbital oder beide?
AFB II
Zu welchem Modell gehört die Aussage? Manche Aussagen treffen auf beide Modelle zu.
Ziehe die Karten in den passenden Korb — oder wähle eine Karte mit Tab und Enter und drücke dann die Ziffer des Korbs (0 legt sie zurück).
1Nur Bohr
2Nur Orbitalmodell
3Beide Modelle
Alles, was mit „Bahn“, „Ring“ oder „Ort und Bahn bekannt“ zu tun hat, ist nur Bohr. Alles mit „Wahrscheinlichkeit“, „kein Rand“ und „Molekülwinkel“ nur Orbital. Kern, Energiestufen und Besetzungszahlen haben beide.
Bohr und Orbitalmodell unterscheiden sich nur in der Frage, wo das Elektron ist — alles andere übernimmt das Orbitalmodell.
Nur Bohr: Kreisbahn, Ort und Bahn bekannt, Ring. Nur Orbital: Wahrscheinlichkeit, kein Rand, Molekülwinkel. Beide: Energiestufen, Kern, Besetzung 2, 8, 18.
6
Lückentext: Die Wolke
AFB II
Ergänze den Text. Zahlen als Ziffern, Begriffe wie im Kapitel.
Schreibe in jede Lücke das passende Wort oder die passende Zahl. Enter prüft alle Felder.
Das Orbitalmodell stammt aus dem Jahr . Eine einzelne Ortsmessung liefert einen Punkt, eine . Viele solche Punkte ergeben die .
Ein Orbital ist der Raum, in dem sich das Elektron mit etwa % Wahrscheinlichkeit aufhält. Das innerste Orbital des Wasserstoffatoms heißt und ist .
Aufgegeben wird im Orbitalmodell nur die Vorstellung einer — die feste jeder Stufe bleibt erhalten.
Acht Lücken, ein Kapitel: Jahr, Momentaufnahme, Wolke, 90 %, 1s-Orbital, kugelförmig, Bahn, Energie — wer diese acht Wörter erklären kann, hat das Orbitalmodell verstanden.
Die Zahlen stehen beide im Merksatz und in der Überschrift des Kapitels.
Ein Punkt = Momentaufnahme, viele Punkte = Elektronenwolke, Grenze = 90 %, innerstes Orbital = 1s, Form = kugelförmig, weg fällt die Bahn, es bleibt die Energie.
7
Fehlersuche im Hefteintrag
AFB II
Ein Hefteintrag zum Orbitalmodell enthält drei Fehler. Finde genau diese drei Zeilen.
Klicke genau die falschen Zeilen an — die richtigen musst du stehen lassen.
Die drei Fehler sind die drei Stolperstellen aus dem Kapitel: „verschmiertes Elektron“, „Grenze als Naturgesetz“ und „keine Energie mehr“.
Vergleiche jede Zeile mit den drei Stolperstellen aus dem Kapitel: Wolke ≠ viele Elektronen, Elektron nicht verschmiert, Orbital ohne Rand.
Falsch sind die Zeilen 2, 4 und 6.
8
Wie groß ist ein Wasserstoffatom?
AFB II
Der Bohr-Radius beträgt r0 = 0,053 nm. Die 90-%-Grenze des 1s-Orbitals liegt bei etwa 2,7 · r0. Rechne Schritt für Schritt.
Rechne die Kette Schritt für Schritt. Erst wenn ein Schritt stimmt, wird der nächste freigeschaltet. Dezimalzahlen mit Komma oder Punkt.
Radius der 90-%-Grenze in nm (2,7 · r0, auf 3 Nachkommastellen)nm
Durchmesser des Orbitals in nmnm
Wie viele solcher Atome passen nebeneinander auf 1 mm? (1 mm = 1 000 000 nm; auf 100 000 gerundet)Atome
1 000 000 nm : 0,286 nm ≈ 3,5 Millionen Atome auf einem einzigen Millimeter. Und dieser „Durchmesser“ ist nur eine Vereinbarung — die Wolke hat keinen echten Rand.
Schritt 1: 2,7 · 0,053 nm. Schritt 2: das Doppelte davon. Schritt 3: 1 mm in nm umrechnen und durch den Durchmesser teilen.
Baue die Argumentationskette auf: Wähle in jedem Schritt die richtige Fortsetzung.
Wähle in jedem Schritt die richtige Fortsetzung. Eine falsche Wahl wird rot, dann probierst du es erneut.
Die Kette in einem Satz: Bahn braucht Ort und Bewegung — beides zugleich gibt es beim Elektron nicht — also nur Wahrscheinlichkeit — also Wolke statt Bahn.
Der Kern des Arguments steckt in Schritt 2: Ort und Bewegung sind beim Elektron nicht gleichzeitig genau bekannt.
10
Was folgt aus einer Messung?
AFB III
Bei einer Ortsmessung wird jedes Mal ein ganzes Elektron an einer Stelle gefunden — mal näher am Kern, mal weiter weg. Welche Schlussfolgerungen sind zulässig?
Mehrere Antworten sind richtig. Markiere alle zutreffenden.
Die drei falschen Aussagen sind Versuche, die alte Bahn-Vorstellung zu retten: unsichtbare Kreisbahn, besseres Gerät, zerlegtes Elektron. Die Messung sagt etwas anderes: ganzes Elektron, unvorhersagbarer Ort, vorhersagbare Häufigkeit.
Zulässig ist nur, was die Messung selbst zeigt. Alles, was eine geheime Bahn hinter der Messung behauptet, ist nicht belegbar.
