Kugelwolkenmodell - Erklärung

Informationen zum Kugelwolkenmodell

• Das Kugelwolkenmodell, auch Tetraedermodell oder kimballsches Atommodell (nach seinem Erfinder benannt), besitzt die Abkürzung KWM und wird häufig im Schulunterricht eingesetzt. Im Detail handelt es sich dabei um eine Erweiterung des bekannten bohrschen Atommodells. Für Schüler oder Studenten ist dieses Modell einfacher als das komplexe Orbitalmodell.
• Erfunden wurde das Atommodell vom US-amerikanischen Quantentechniker George Elbert Kimball. Um den Atomkern sind die Elektronenschalen angeordnet. Diese wurden aus dem bekannten Schalenmodell von Bohr in das Kugelwolkenmodell übernommen.
• In jeder Schale befinden sich zwei Elektronen, die in einer kugeligen Elektronenwolke zusammengefasst sind. Die Wolke übernimmt somit den Aufenthaltsort für die Elektronen. In diesem Ort können sich die Elektronen bewegen. Die verschiedenen Schalen nehmen von der Größe her stetig zu und können eine immer größer werdende Anzahl an Elektronen aufnehmen.

Das Atommodell anschaulich erklärt

• In der Praxis wird das anschauliche Kugelwolkenmodell vor allem im Physikunterricht oder in einem Physikstudium verwendet. Zahlreiche Phänomene, wie der Aufbau von Molekülen oder die Bindung der Atome, können mit diesem Modell den Studenten oder Schülern näher gebracht werden. Die erste Schale ist am kleinsten und wird auch K-Schale genannt. Sie fasst in einer Elektronenwolke bis zu zwei Elektronen. Die nächste Schale heißt L-Schale und beinhaltet bereits bis zu 8 Elektronen in 4 Wolken. Die M-Schale ist die dritte Schale, bietet Platz für 18 Elektronen und besitzt 9 Elektrowolken. In der vierten Schale (N-Schale) finden bis zu 32 Elektronen in 16 Elektronenwolken Platz.
• Im Kugelwolkenmodell werden die Elektronenwolken nach bestimmten Regeln aufgefüllt. Die erste Schale hat nur eine Wolke und liegt zentral um den Atomkern. Ab der zweiten Schale werden immer zuerst vier Elektronenwolken angelegt. Diese versuchen stets, voneinander den größtmöglichen Abstand zu bekommen.
• Bei einem Sauerstoffatom gib es insgesamt vier Kugelwolken, die zusammen sechs Elektronen aufnehmen müssen. Maximal kann eine Kugelwolke zwei Elektronen aufnehmen. Ist dies bei einem Modell der Fall, so wird die Wolke mit dunkler Farbe ausgemalt. Sollte sich in der Wolke nur ein Elektron befinden, so wird die Wolke stattdessen mit hellen Farben gezeichnet. Auf diese Weise lassen sich die enthaltenen Elektronen schnell herausfinden.