Das Kugelwolkenmodell ist ein in der Schule häufig verwendetes Atommodell, mit dem sich viele Phänomene (Atombindung, Molekülbau) erklären lassen. Es stellt einer Erweiterung des Bohrschen Atommodells dar und ist eine Vereinfachung gegenüber dem genaueren Orbitalmodell.
Aus dem Schalenmodell übernommen sind die Elektronenschalen, die um den Atomkern angeordnet sind. In jeder Schale sind jeweils 2 Elektronen in einer Kugelwolke (kugligen Elektronenwolke) zusammengefasst. Die Elektronenwolke ist als "Aufenthaltsraum" für die Elektronen zu verstehen, in dem diese sich bewegen. Aufgrund der zunehmenden Größe der Schalen, passsen dementsprechend immer mehr Elektronenwolken auf eine Schale.
- 1. Schale (K-Schale) = 2 Elektronen = 1 Elektronenwolke
- 2. Schale (L-Schale) = 8 Elektronen = 4 Elektronenwolken
- 3. Schale (M-Schale) = 18 Elektronen = 9 Elektronenwolken
- 4. Schale (N-Schale) = 32 Elektronen = 16 Elektronenwolken
Allerdings nimmt jede äußere Schale, wie schon im Bohrschen Modell festgelegt, zunächst nicht mehr als 8 Elektronen auf.
Regeln zum Auffüllen der Elektronenwolken
- In der ersten Schale gibt es nur eine Kugelwolke, die zentral um den Kern angeordnet ist.
- Ab der zweiten Schale werden immer erst 4 Elektronenwolken angelegt, erst in den Nebengruppen werden sie auf die Endzahl erweitert (allerdings spielt das bei der chemischen Bindung keine Rolle!)
- Jede der vier Elektronenwolken wird aufgrund der Abstoßung der Elektronen zuerst einfach besetzt. Erst ab dem 5. Elektron auf der Schale sind sind die Elektronen paarweise in den Elektronenwolken verteilt.
- Die Elektronenwolken versuchen immer einen möglichst großen Abstand zu erreichen, weshalb sie tetraedrisch angeordnet sind.
- Die Besetzung der inneren Schalen werden nicht beachtet, da sie bei der chemischen Bindung keine Rolle spielen.
Beispiele
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| Ein Wasserstoffatom Die erste Schale hat nur eine Kugelwolke, die zentrisch um den Kern angeordnet ist. |
Ein Sauerstoffatom In der zweiten Schale gibt es vier Kugelwolken, die beim Sauertoff zusammen 6 Elektronen aufnehmen müssen. |
| Datei:KWM Salzsaeure.jpg |
| Ein Chlorwasserstoffmolekül Die Bindung kommt durch Überlappung der einfach besetzten Elektronenwolken vom Wasserstoff und Chlor zustande |
Vereinfachung Lewisschreibweise
In der Lewischreibweise werden Elektronenpaare durch Striche und einzelne Elektronen durch Punkte ersetzt.