W Hölzel - Biologie und Chemie für die Schule
Lernseite für die Oberstufe BW
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    • Themen
    • 08. Klasse
      • 1 Stoffe und ihre Eigenschaften
        • 01 Eigenschaften, Dichte und Dichtebestimmung
        • 02 Atommodell nach Dalton - Kugelteilchenmodell
        • 03 Aggregatzustände und Kugelteilchenmodell
        • 04 Brownsche Molekularbewegung, Diffusion und Lösungen
        • 05 Stoffklassen, Reinstoffe, Gemische
      • 2. Die chemische Reaktion
        • 01 Eisen reagiert mit Schwefel
        • 02 Chemische Reaktion und Energie
        • 03 Weitere Metalle + Schwefel
        • 04 Rückgewinnung von Metallen
        • 05 Aktivierungsenergie
      • 3. Elemente und Verbindungen
        • 01 Element, Verbindung, Synthese und Analyse
      • 4. Quantitative Beziehungen
        • 01 Quantitative Gesetze
        • 02 Atommasse
        • 03 Avogadro-Konstante, Stoffmenge und Teilchenanzahl
        • 04 Molare Masse
        • 05 Verhältnisformel
        • 06 Moleküle
        • 07 Bedeutung von chemischen Formeln
        • 08 Übungsaufgaben
      • 5. Der Atombau und weitere Kap.
        • 01 Einleitung
        • 02 Elementarteilchen - Protonen, Neutronen, Elektronen
        • 03 Atomkern und Atomhülle und Nils Bohr
        • 04 Kugelwolkenmodell (KWM) und Pauli-Prinzip
        • 05 Periodensystem der Elemente (PSE)
        • 06 Edelgasregel - Oktettregel
        • 07 Atombindung
        • 08 Ionenbindung
    • 09. Klasse
      • 1. Vom Atombau bis ZMKs
        • 1. Elementarteilchen – Proton, Neutron, Elektron
        • 2 Atommodelle - Wiederholung Demokrit und Dalton
        • 2.3 Rutherford: Kern-Hülle-Modell
        • 2.4 Bohr – Schalenmodell der Elektronenhülle
        • 2.5 Das Kugelwolkenmodell, KWM
        • 2.6 Das Periodensystem der Elemente (PSE) und die Atommodelle
        • 2.7 Lewis – Formeln für Moleküle
        • 3 Edelgasregel (Oktettregel)
        • 4 Atombindung = Elektronenpaarbindung
        • 4.1 Die HNO-Regel (HNO7-Regel)
        • 4.1.1 Die Elektronenpaar-Bindung und die HNO-Regel
        • 4.2 Summenformel
        • 4.3 Reaktionsgleichungen in Lewis-Schreibweise und Summenformeln
        • 4.4 Der räumliche Bau von Molekülen
        • 4.2 Atomradien
        • 4.3 Elektronegativität
        • 4.4 Polare und unpolare Atombindung
        • 4.5 Elektrische Dipole
        • 5 Ionenbindung
        • 5.0.1 Elektroneutralität 
      • 2. Redoxreaktionen
        • 1. Magnesium und Sauerstoff
        • 1.2 Natrium + Chlor
        • 1.3 Neue Definitionen
        • 1.4 Aluminium reagiert mit Brom
        • 1.5 Ionenladungen und Formeln von Ionenverbindungen
        • 2 Bildung von Ionenverbindungen mit Nebengruppenelementen
        • 3 Redoxreaktionen mit Molekülen - Oxidationszahlen
      • 3. Säure-Base-Reaktionen
        • Säure-Base-Reaktionen (Protolyse-Reaktionen)
        • 2 Reaktion von Chlorwasserstoff-Gas mit Ammoniak-Gas
        • 3 Reaktion von festem Ammoniumchlorid und festem Natriumhydroxid
        • 4 Allgemeine Säure-Base-Definition nach Brønsted (1923)
        • 5 Stärke von Säuren und Basen
        • 6 Chlorwasserstoff-Gas und Wasser
        • 7 Konzentration
        • 8 Neutralisation
        • 9 Bildung von Calciumhydroxid
    • 10. Klasse
      • 1. Alkane
        • 1.1 Methan
        • 1.4 Butan
        • 1.5 Homologe Reihe der Alkane
        • 1.6 Genfer Nomenklatur der Alkane
        • 1.6 Übungen zur Nomenklatur
        • 1.7 Eigenschaften der Alkane
        • 1.8 Angriffsfreudige Teilchen
        • 1.9 Radikalische Subsitution - Bildung von Halogenalkane
      • 2. Alkene
        • 2.1 Ethen
        • 2.1.5 Nachweis von Alkenen (Mehrfachbindungen)
        • 2.1.6 Isomerien von Alkenen
        • 2.2 Nomenklatur der Alkene
        • 2.3 Katalytische Hydrierung
        • 2.4 Vergleich: Ethen – Ethan
      • 3. Alkine
        • 3.1 Ethin (Acetylen)
        • 3.1.3 Herstellung
        • 3.2 Reaktionstyp bei Alkinen
      • 5 Alkohole - Alkanole
        • 5.1 Ethanol
        • 5.1.3 Formelermittlung von Ethanol
        • 5.1.3 Formelermittlung von Ethanol - Teil II
        • 5.1.4 Versuch Ethanol reagiert mit Alkalimetall
        • 5.1.5 Induktiver Effekt
        • 5.2 Homologe Reihe der Alkohole, Alkanole
        • 5.2.4 Primäre, sekundäre und tertiäre Alkohole
        • 5.2.6 Mehrwertige Alkohole
        • 5.3 Chemische Reaktionen von Alkohol
      • 6 Carbonylverbindungen
        • 6.1.1 Herstellung von Alkanale
        • 6.1.2 Funktionelle Gruppe der Alkanale (Aldehyde)
        • 6.1.4 Aldehydnachweise
        • 6.2 Alkanone (Ketone)
        • 6.3 Unterscheidung: Aldehyde – Ketone
      • 7 Carbonsäuren
        • 7.1 Essigsäure – Ethansäure
        • 7.2 Funktionelle Gruppe der Monocarbonsäuren
        • 7.3 Vergleich der Siedepunkte - ZMK
        • 7.4.1 Säure-Base-Reaktionen
        • 7.4.2 Redox-Reaktion von Essigsäure mit Magnesium
    • 1. und 2. Jahrgangsstufe
      • Elektrochemie II - Anwendungen
        • 4 Anwendungen - 4.1 Volta-Element
        • 4.2 Bleiakkumulator
        • 4.3 Brennstoffzelle
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        • 4.5 Akkumulatoren
        • 4.6 Herstellung von Stoffen mit Hilfe von erzwungene Redoxreaktionen
        • 4.6.2 Die elektrolytische Raffination von Kupfer
        • 4.7 Korrosion
        •  4.7.3 Beispiele für Elektrochemische Korrosionen
        • 4.7.4 Einfluss von Kohlenstoffdioxid auf die Korrosion
        • 4.7.5 Sauerstoff-Korrosion – Rosten von Eisen
        • 4.7.6 Korrosionsschutz
      • Energetik - Thermodynamik
        • 1 Systeme
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        • 4 Volumenarbeit - W
        • 5 Reaktionswärme – Q
        • 6 Wärmekapazität
        • 7 Kalorimetrie
        • 7.2 Bestimmung der Neutralisationsenthalpie
        • 8 Enthalpie - H
        • 8.2 Endotherme Reaktionen
        • 8.3 Molare Standard-Bildungsenthalpie
        • 8.6 Satz von Hess
        • 8.6 Satz von Hess - Teil II
        • 9 Bindungsenthalpien
        • 9.2 Gitterenergien – Born-Haber-Kreispozess
        • 10 Heizwert und Brennwert
        • 11 Entropie – S
        • 11.2 Die molare Standard-Entropie
        • 12 Gibbs Energie – G
        • 12.1 Gibbs-Helmholtz: Beispiele
        • 13 Metastabile Zustände
        • 14 Zusammenfassung
      • Cycloalkane und Aromaten
        • 1 Cycloalkane
        • 2 Aromaten
        • 2.2 Hückel-Regel
        • 2.3 Nomenklatur
        • 2.4 Heteroaromaten
        • 2.5.4 Friedel-Crafts-Alkylierung
        • 2.6 Phenole
        • 2.7 Anilin
        • 2.5 Benzolderivate durch elektrophile Substitution
      • Gleichgewichtsreaktionen
        • 01 Umkehrbare Reaktionen
        • 01.2 Beispiel Calciumhydroxid
        • 2 Gleichgewichtsreaktionen
        • 2.3 Modellexperiment - Stechheberversuch
        • 2.4 Merkmale eines chemischen Gleichgewichts
        • 2.5 Estergleichgewicht
        • 2.6 und 2.7 Schreibweise und Kollisionsmodell
        • 2.9 Benzoesäure-Gleichgewicht
        • 2.10 Verschiebung des Gleichgewichts
        • 2.11 Prinzip von Le Chatelier
        • 2.12 Massenwirkungsgesetz (MWG)
        • 2.13.2 Ermittlung der GG-Konstante Kc
        • 2.14 Berechnungen zum Massenwirkungsgesetz
        • 2.15 Die Ammoniaksynthese
      • Säure-Base-Reaktionen
        • 1. Autoprotolyse des Wassers
        • 2. Der pH-Wert
        • 3 Protolyse-Reaktionen
        • 3.2 Ammoniak-Gas + Wasser
        • 3.3 Neutralisation
        • 3.4 Mehrprotonige Säuren
        • 3.5 Stärke von Säuren und Basen
        • 4 Stärke von Säuren und Basen
        • 4.2 Basestärke: der pKB-Wert
        • 4.4 pH-Wert unterschiedlich starke Säuren
        • 4.5 Säure-Base-Reaktionen in Salzlösungen
        • 4.6 Zusammenfassung
        • 5 Indikatoren
        • 6 Säure-Base-Titration
        • 7 Pufferlösung
      • Naturstoffe
        • 01 Isomerie
        • 02 Fischer-Projektion
        • 03 Optische Aktivität, Polarimeter und Racemat
        • 04 Kohlenhydrate eine Übersicht
        • 04.1 Monosaccharide - Glucose
        • 04.1 Halbacetalbildung
        • 04.1 Ringstruktur der Monosaccharide
        • 04.1 Systematik der Namensgebung
        • 04.1 Fructose und Keto-Enol-Tautomerie
        • 04.1 Reaktionen der Monosaccharide
        • 04.1 Glycosidbindung - Vollacetal
        • 04.2 Disaccharide
        • 04.2 Saccharose
        • 04.3 Polysaccharide - Amylose
        • 04.3 Cellulose
      • Naturstoffe II
        • 5 Proteine
        • 5.1.6 Aminosäure sind Ampholyte
        • 5.1.7 Isoelektrischer Punkt
        • 5.1.9 Nachweisreaktionen
        • 5.2 Peptide
        • 5.2.4 Einteilung der Peptide
        • 5.3 Eiweiße
        • 5.3.4 Primärstruktur
        • 5.3.11 Enzyme
        • 6 Nucleinsäure
        • 7 Lipide
      • Elektrochemie - Übersicht
        • 1 Freiwillig ablaufende Reaktionen
        • 1 Freiwillig ablaufende Reaktionen Teil b
        • 1.2 Erstellung einer Redoxreihe
        • 1.2 Wiederholung Oxidationszahlen
        • 1.3 Stellung von H2/2 H+
        • 1.4 Weitere Redoxreaktionen
        • 2 Elektrochemische Zellen
        • 2 Metallische Bindung
        • 2.2 Standardelektrodenpotential und NHE
        • 2.3.1 Standardelektronenpotential von Kupfer
        • 2.4 Die elektromotorische Kraft (EMK)
        • 2.5 Elektrochemische Spannungsreihe der Metalle
        • 2.5.1 Standardelektrodenpotential der Chlorknallgaszelle
        • 2.5.2 Anwendung der Spannungsreihe
        • 2.5.3 Zusammenfassung wichtiger Begriffe
        • 2.6 Konzentrationszelle
        • 2.7 Nernst-Gleichung
        • 3 Elektrolyse
        • 3.3 Zersetzungsspannung
  • PSE
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        • 1.1 Mikroskopieren und Protokollieren
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        • 3.1.2 Die Meiose
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Was du in diesem Kapitel lernst

Dieses Kapitel fasst die wichtigsten Grundlagen der 9. Klasse Chemie zusammen – von den Elementarteilchen über die Atommodelle, das Periodensystem und die chemischen Bindungstypen bis zu den zwischenmolekularen Kräften (ZMK). Die Seiten dienen als ergänzendes Angebot zum Unterricht und ermöglichen schnelles Wiederholen und Festigen. Modelle werden bewusst vereinfacht dargestellt (z. B. Kugelwolkenmodell).

Grundlagen aus der 8. Klasse

Den ersten Einstieg in den Atombau und das Dalton-Modell hast du bereits in der 8. Klasse kennengelernt: → Atombau und weitere Kapitel (Kl. 8)

Chemie – die wichtigsten Grundlagen

Die folgenden Seiten fassen die Grundlagen der 9. Klasse Chemie vereinfacht zusammen. Sie geben dir die Möglichkeit, die wichtigsten Inhalte schnell zu wiederholen und zu festigen. Diese Seiten sind ein zusätzliches Angebot zum Heftaufschrieb und erheben keinen Anspruch auf Vollständigkeit. Die vorgestellten Modelle sind bewusst vereinfacht – insbesondere das Kugelwolkenmodell (KWM).

An wen richtet sich diese Seite?

Diese Seite richtet sich vor allem an Schülerinnen und Schüler, die mit der Chemie Schwierigkeiten haben. Deshalb werden möglichst einfache Erklärungen vorgestellt und nach jeder kleinen Lerneinheit Wiederholungsschritte und Übungen eingebaut.

Kapitelübersicht – Vom Atombau bis ZMK

Kapitel 1

1. Elementarteilchen – Protonen, Elektronen, Neutronen

Aufbau des Atoms aus Protonen, Neutronen und Elektronen; Atommasse und Ordnungszahl.

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Kapitel 2

2. Atommodelle – von Demokrit bis Dalton

Historische Entwicklung der Atommodelle; Kugelmodell nach Dalton als erste quantitative Beschreibung.

Kapitel 3

3. Atomkern und Atomhülle – Rutherford-Modell

Rutherfords Streuversuch; Kern-Hülle-Modell; Aufbau des Atomkerns.

Kapitel 4

4. Schalenmodell der Elektronenhülle – Bohr

Energieniveaus und Schalen; Elektronen­konfiguration; Hauptquantenzahl.

Kapitel 5

5. Das Kugelwolkenmodell (KWM)

Orbitale und Feinstruktur der Elektronenhülle; s- und p-Orbitale.

  • 5.1 Das PSE und die Atommodelle
  • 5.2 Das Periodensystem der Elemente – Überblick
  • 5.3 Lewis-Formeln für Moleküle

Kapitel 6

6. Edelgasregel (Oktettregel)

Stabile Edelgaskonfiguration als Grundlage aller chemischen Bindungen.

Kapitel 7

7. Atombindung = Elektronenpaarbindung

  • 7.1 Die HNO-Regel
  • 7.1.1 Elektronenpaarbindung und HNO-Regel
  • 7.2 Summenformel
  • 7.3 Reaktionsgleichungen in Lewis-Schreibweise
  • 7.4 Der räumliche Bau von Molekülen
  • 7.5 Atomradien
  • 7.6 Elektronegativität
  • 7.7 Polare und unpolare Atombindung
  • 7.8 Elektrische Dipole

Kapitel 8

8. Ionenbindung

  • 8.1 Elektroneutralität
  • 8.2 Bindungsart und Elektronegativität (in Vorbereitung)
  • 8.3 Spaltung einer Atombindung (in Vorbereitung)

Kapitel 9

9. Zwischenmolekulare Kräfte (ZMK) und Hydratation

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  • 9.1 Dipol-Dipol-Wechselwirkungen
  • 9.2 Van-der-Waals-Kräfte
  • 9.3 Wasserstoffbrückenbindungen
  • 9.4 Zusammenfassung ZMK
  • 9.5 Hydration / Hydratation (Solvatation)

Auf einen Blick – die wichtigsten Aussagen

ATOMMODELLE

Die Modelle von Dalton → Rutherford → Bohr → KWM beschreiben den Atomaufbau mit zunehmender Genauigkeit. Jedes Modell hat seine Grenzen.

BINDUNGSTYPEN

Atombindung (gemeinsame Elektronenpaare zwischen Nichtmetallen) und Ionenbindung (Elektronenübertragung, Metall + Nichtmetall) sind die zwei zentralen Bindungstypen der Klasse 9.

EDELGASREGEL

Atome streben nach der stabilen Edelgaskonfiguration mit 8 Außenelektronen (Oktettregel). Diese Triebkraft erklärt alle Bindungstypen im Kapitel.

ZMK

Zwischenmolekulare Kräfte (Van-der-Waals, Dipol-Dipol, Wasserstoffbrücken) wirken zwischen Molekülen und bestimmen Siedepunkte und Löslichkeit von Stoffen.

Häufige Fragen – Atombau bis ZMK (Kl. 9)

Warum gibt es verschiedene Atommodelle?

Kein Atommodell ist „richtig" oder „falsch" – jedes beschreibt bestimmte Phänomene gut, hat aber auch Grenzen. Das Dalton-Modell erklärt chemische Reaktionen, versagt aber bei Spektren. Das Bohr-Modell erklärt Linienspektren, nicht aber die Feinstruktur. Das Kugelwolkenmodell (KWM) ist das modernste Schulmodell und beschreibt Aufenthaltswahrscheinlichkeiten von Elektronen in Orbitalen.

Was sind Elementarteilchen und welche gibt es?

Atome bestehen aus drei Elementarteilchen: Protonen (positiv geladen, im Kern), Neutronen (neutral, im Kern) und Elektronen (negativ geladen, in der Hülle). Die Ordnungszahl gibt die Protonenanzahl an und bestimmt die Stellung im PSE. Die Massenzahl ist die Summe aus Protonen und Neutronen.

Was ist der Unterschied zwischen Atombindung und Ionenbindung?

Bei der Atombindung teilen sich zwei Nichtmetallatome gemeinsame Elektronenpaare – beide Atome erreichen so die Edelgaskonfiguration. Bei der Ionenbindung überträgt ein Metallatom Elektronen auf ein Nichtmetallatom. Es entstehen positiv geladene Kationen und negativ geladene Anionen, die sich im Ionengitter anziehen. Die Elektronegativitätsdifferenz entscheidet: groß → Ionenbindung, klein → Atombindung.

Was besagt die Edelgasregel (Oktettregel)?

Atome streben danach, eine vollständig besetzte Außenschale mit 8 Elektronen zu besitzen – wie die stabilen Edelgase (Ausnahme: Helium mit 2 Elektronen). Dieses Bestreben nach der stabilen Edelgaskonfiguration ist die Triebkraft hinter Atombindungen, Ionenbindungen und der Bildung von Ionen.

Welche zwischenmolekularen Kräfte (ZMK) gibt es und was bewirken sie?

Es gibt drei Typen von ZMK: Van-der-Waals-Kräfte wirken zwischen allen Molekülen (temporäre Dipole); Dipol-Dipol-Kräfte zwischen permanenten Dipolen; Wasserstoffbrücken zwischen Molekülen mit O–H-, N–H- oder F–H-Gruppen. Stärkere ZMK bedeuten höhere Siedepunkte und bessere Mischbarkeit mit polaren Lösungsmitteln wie Wasser.

Lernkarten – Atombau bis ZMK

Klicke auf eine Karte, um die Antwort zu sehen.

1

Welche drei Elementarteilchen bauen ein Atom auf? Wo befinden sie sich?

Protonen (+, im Kern) · Neutronen (0, im Kern) · Elektronen (−, in der Hülle). Ordnungszahl = Protonenanzahl.

2

Was beschreibt das Kugelwolkenmodell (KWM) im Unterschied zum Bohr-Modell?

Statt fester Bahnen (Bohr) gibt das KWM Aufenthaltswahrscheinlichkeiten von Elektronen in räumlichen Orbitalen (s, p, d) an.

3

Was besagt die Edelgasregel? Nenne ein Beispiel.

Atome streben nach 8 Außenelektronen (Oktettregel). Beispiel: Chlor (7 Außenelektronen) reagiert mit Natrium (1 Außenelektron) → NaCl; beide erreichen Edelgaskonfiguration.

4

Nenne die drei Typen zwischenmolekularer Kräfte in aufsteigender Stärke.

1. Van-der-Waals-Kräfte (temporäre Dipole, schwächste) · 2. Dipol-Dipol-Kräfte (permanente Dipole) · 3. Wasserstoffbrücken (O–H, N–H, F–H; stärkste ZMK)

5

Schwefel hat die Ordnungszahl 16. Wie viele Protonen, Neutronen (Massenzahl 32) und Elektronen hat ein neutrales Schwefelatom? Auf welche Schalen verteilen sich die Elektronen (Bohr-Modell)?

Protonen: 16 · Neutronen: 32 − 16 = 16 · Elektronen: 16
Schalenbesetzung: K(2) L(8) M(6) → 6 Außenelektronen → braucht 2 weitere → Edelgasregel erfüllt bei S²⁻


Weiter in Klasse 9

→ Redoxreaktionen (Kl. 9) → Säure-Base-Reaktionen (Kl. 9)

🔁 Grundlagen: Atombau (Kl. 8)

Details
Geschrieben von: Wolfram Hölzel
Zuletzt aktualisiert: 24. April 2026

2 Atommodelle:

Wiederholung aus der 8. Klasse: 

2.1 Demokrit:

Atome sind die kleinsten, unteilbare Einheiten

2.2 Dalton: Kugelteilchenmodell

  • Atome = unveränderlich, unsichtbar und unzerstörbar
  • Atome eines Elementes sind untereinander gleich
  • Sie unterscheiden sich von den Atomen anderer Elemente in ihrer Masse
  • Bei chemischen Reaktionen werden Atome nicht verändert, sondern miteinander verknüpft oder getrennt.
Details
Geschrieben von: Wolfram Hölzel
Zuletzt aktualisiert: 24. April 2020
  • Atommodell

Was du auf dieser Seite lernst

Atome bestehen aus einem winzigen, positiv geladenen Atomkern und einer negativ geladenen Elektronenhülle. Du lernst die drei Elementarteilchen (Proton, Neutron, Elektron) kennen, verstehst elektrische Anziehungs- und Abstoßungskräfte im Atom und lernst die chemische Schreibweise mit Nukleonenzahl, Kernladungszahl und Massenzahl.

Grundlagen aus der 8. Klasse

Das erste Atommodell hast du bereits in der 8. Klasse kennengelernt: → Atommodell nach Dalton – Kugelteilchenmodell

Elektrische Anziehungskräfte im Atom

Sehr vereinfacht können wir sagen, dass jede Anziehungskraft der Chemie auf der Anziehung zwischen positiver und negativer Ladung beruht.

Kurz:  Plus + Minus ziehen sich an; gleiche Ladungen stoßen sich ab.

⚡ Anziehung und Abstoßung – ausprobieren!

Plus + Minus ziehen sich an. Gleiche Ladungen stoßen sich ab.
+
↔
−
+
↔
+
−
↔
−

Aufbau des Atoms: Atomkern und Elektronenhülle

Atome bestehen aus:

  1. einem sehr kleinen, positiv geladenen Kern
  2. einer negativen, kugelförmigen Elektronenhülle
  3. Elektronen, die sich mit hoher Geschwindigkeit um den Kern bewegen

Ein Atommodell, das zwischen Atomkern und Elektronenhülle unterscheidet, wird als Kern-Hülle-Modell bezeichnet.

+ + − − Atomkern enthält Elementarteilchen: Protonen (1 u, 1+) Neutronen (1 u, 0) Gesamte Masse im Kern konzentriert Atomhülle (= Elektronenhülle) enthält Elementarteilchen: Elektronen (0 u, 1−) Masse ≈ 0, Ladung −1 Da Elektronen fast keine Masse Atomhülle Kern

Vereinfachtes Kern-Hülle-Modell eines Atoms (nicht maßstabsgerecht)

Größenverhältnis: Atomkern und Atomhülle

⚠️ Wichtig: Der Durchmesser der Atomhülle ist etwa 10 000-mal größer als der Durchmesser des Atomkerns. Die Hülle ist kein fester Bereich – es ist nur der Bereich, in dem sich die Elektronen aufhalten.

Wenn der Atomkern so groß wie eine Kirsche wäre, hätte das gesamte Atom einen Durchmesser von etwa einem Fußballfeld.

🔬 Wasserstoffatom – Maßstabsgetreues Modell
1×
Atom 10× 100× 1.000× 6.000× Proton
Vollständiges Atom sichtbar. Das Proton ist maßstabsgerecht viel zu klein zum Sehen.

2.3.1 Der Atomkern – Elementarteilchen und Schreibweise

Die Teilchen, aus denen ein Atom besteht, bezeichnet man als Elementarteilchen: Protonen, Neutronen und Elektronen.

Tafelbild: Schreibweise des Atomkerns – Nukleonenzahl oben links, Kernladungszahl unten links am Elementsymbol. Beispiel Aluminium ²⁷₁₃Al. Darunter: Nukleonenzahl = Massenzahl, Kernladungszahl = Protonenzahl = Ordnungszahl.

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✕ Tafelbild Elementarteilchen und Schreibweise des Atomkerns – vergrößert

Aus dem Tafelbild ergeben sich folgende Definitionen:

  1. Der Atomkern ist aus Protonen und Neutronen aufgebaut.
  2. Die Protonenzahl stimmt mit der Ordnungszahl eines Elements und der Kernladungszahl überein.
    Beispiel: Fluor = ₉F: 9 Protonen → Ordnungszahl = Kernladungszahl = 9, Elektronenanzahl = 9.
  3. Nukleonenzahl = Anzahl der Protonen + Anzahl der Neutronen im Atomkern.
    Beispiel: ¹⁹F: Nukleonenzahl = 19 → 9 Protonen und 10 Neutronen.
  4. Massenzahl: Die Atommasse ist angenähert die Summe der Protonen- und Neutronenmasse. Die Masse der Elektronen ist außerordentlich klein.

Übungsaufgabe: Elementarteilchen

Kannst du die Tabelle selbst ausfüllen? Klicke dann auf „Lösung anzeigen".

Übungsaufgabe Elementarteilchen – leere Tabelle zu Proton, Neutron, Elektron mit Symbolen, Masse, Ladung und Zuordnung im Atom; darunter Nukleonenzahl und Kernladungszahl am Beispiel ²⁷₁₃Al

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✕ Übungsaufgabe Elementarteilchen – leere Tabelle, vergrößert
▶ Lösung anzeigen

Lösung zur Übungsaufgabe Elementarteilchen – ausgefüllte Tabelle: Proton (p⁺, 1u, +1, Kern), Neutron (n, 1u, 0, Kern), Elektron (e⁻, 0u, −1, Elektronenhülle); Nukleonenzahl = Massenzahl = Protonenzahl + Neutronenzahl; Kernladungszahl = Ordnungszahl = Protonenzahl

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✕ Lösung Elementarteilchen-Tabelle – vergrößert

Auf einen Blick – die wichtigsten Aussagen

Kern-Hülle-Modell

Atome bestehen aus einem winzigen, positiv geladenen Atomkern und einer negativ geladenen Elektronenhülle.

Elementarteilchen

Im Kern: Protonen (1 u, +1) und Neutronen (1 u, 0). In der Hülle: Elektronen (≈0 u, −1).

Nukleonenzahl

Nukleonenzahl = Anzahl Protonen + Anzahl Neutronen = Massenzahl. Die Kernladungszahl = Protonenzahl = Ordnungszahl.

Elektrische Kräfte

Ungleiche Ladungen ziehen sich an, gleiche stoßen sich ab. Protonen (+) und Elektronen (−) halten das Atom zusammen.

Häufige Fragen – Kern-Hülle-Modell und Elementarteilchen

Was sind Elementarteilchen und welche gibt es?

Elementarteilchen sind die Bausteine eines Atoms. Es gibt drei: Protonen (Masse 1 u, Ladung +1, im Kern), Neutronen (Masse 1 u, Ladung 0, im Kern) und Elektronen (Masse ≈ 0 u, Ladung −1, in der Elektronenhülle). Protonen und Neutronen heißen zusammen auch Nukleonen.

Was ist der Unterschied zwischen Kernladungszahl, Ordnungszahl und Massenzahl?

Die Kernladungszahl = Anzahl der Protonen im Kern = Ordnungszahl des Elements im Periodensystem. Die Massenzahl (= Nukleonenzahl) = Anzahl Protonen + Anzahl Neutronen. Beim Aluminium ²⁷₁₃Al: Kernladungszahl = Ordnungszahl = 13 (Protonen), Massenzahl = 27 (13 Protonen + 14 Neutronen).

Warum ist der Atomkern so viel kleiner als das Atom?

Der Durchmesser der Atomhülle beträgt etwa 10 000-mal den Durchmesser des Atomkerns. Der Kern enthält fast die gesamte Masse des Atoms, aber fast kein Volumen. Die Hülle ist kein festes Objekt – sie ist lediglich der Bereich, in dem sich die Elektronen aufhalten. Der übrige Teil des Atoms ist „leer".

Warum brechen nicht alle Protonen im Kern auseinander?

Auf sehr kurze Abstände wirkt die sogenannte starke Kernkraft (Kernbindungskraft), die stärker ist als die elektrische Abstoßung zwischen den positiv geladenen Protonen. Neutronen helfen dabei, diese Kraft zu vermitteln und den Kern zusammenzuhalten. Die starke Kernkraft ist Thema der Physik – in der Chemie arbeiten wir vereinfachend mit dem Kern-Hülle-Modell.

Welche Weiterentwicklung des Kern-Hülle-Modells gibt es?

Rutherford beschrieb erstmals den Aufbau aus Kern und Hülle. Niels Bohr erweiterte dieses Modell: Elektronen bewegen sich auf bestimmten Bahnen (Energiestufen, Schalen) um den Kern – man spricht vom Bohrschen Schalenmodell. Das modernste Modell für die Schule ist das Kugelwolkenmodell (KWM), das die Aufenthaltswahrscheinlichkeit der Elektronen beschreibt.

Lernkarten – Kern-Hülle-Modell und Elementarteilchen

Klicke auf eine Karte, um die Antwort zu sehen.

1

Aus welchen drei Elementarteilchen besteht ein Atom? Nenne Symbol, Masse und Ladung.

Proton (p⁺, 1 u, +1) – im Kern
Neutron (n, 1 u, 0) – im Kern
Elektron (e⁻, ≈0 u, −1) – Elektronenhülle

2

Was ist die Kernladungszahl und womit stimmt sie überein?

Die Kernladungszahl = Anzahl der Protonen im Kern. Sie stimmt mit der Ordnungszahl im PSE und der Elektronenanzahl im neutralen Atom überein.

3

Was passiert bei: +/−, +/+, −/−?

+ und − → Anziehung (ungleiche Ladungen)
+ und + → Abstoßung (gleiche Ladungen)
− und − → Abstoßung (gleiche Ladungen)

4

Was bedeuten die Zahlen in der Schreibweise ²⁷₁₃Al?

27 = Massenzahl (Nukleonenzahl) = Protonen + Neutronen
13 = Kernladungszahl = Ordnungszahl = Protonenzahl
Neutronen = 27 − 13 = 14

5

Rechenaufgabe: ¹⁹₉F – wie viele Protonen, Neutronen und Elektronen?

Protonen = Kernladungszahl = 9
Neutronen = 19 − 9 = 10
Elektronen (neutral) = Protonenzahl = 9

Weiter im Kapitel – Atombau bis ZMKs

← 2.2 Atommodelle: Demokrit und Dalton 2.4 Bohrsches Schalenmodell →

🔁 Grundlagen (Kl. 8): Atommodell nach Dalton – Kugelteilchenmodell

⏩ Weiterführend: 2.5 Das Kugelwolkenmodell (KWM) · PSE Teil I

Details
Geschrieben von: Wolfram Hölzel
Zuletzt aktualisiert: 26. April 2026
  • Atommodell
  • Elementarteilchen
  • Protonen
  • Elektronen
  • Neutronen
  • Atombau/Massenzahl
  • Atombau/Ordnungszahl
  • Atombau/Nukleonenzahl
  • Atombau/Kernladungszahl

Was du auf dieser Seite lernst

Niels Bohr erweiterte das Rutherford-Modell: Elektronen bewegen sich nicht beliebig, sondern nur auf bestimmten Bahnen (Energiestufen, Schalen) um den Kern. Du lernst Bohrs zwei Postulate kennen, verstehst die 2n²-Formel für die maximale Elektronenzahl pro Schale und erfährst, wie das Modell Lichtabsorption und -emission erklärt.

Grundlagen aus der 9. Klasse

Voraussetzung ist das Kern-Hülle-Modell von Rutherford: → 2.3 Rutherford: Kern-Hülle-Modell und Elementarteilchen

Niels Bohrs Schalenmodell

Niels Bohrs Modell beschreibt das Atom aus einem positiv geladenen Kern und negativ geladenen Elektronen, die auf ganz bestimmten konzentrischen Bahnen den Kern umkreisen (ähnlich wie die Planeten die Sonne umkreisen).

1. o. K-Schale 2. o. L-Schale 3. o. M-Schale Na 11+ Bereich, in dem Elektronen sich um den Kern bewegen = „Schale", Energiestufe Natrium (Na, Z = 11): K = 2 / L = 8 / M = 1 Elektronen

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▶ 1. Postulat – Niels Bohr, 1913

Die Elektronen bewegen sich nur auf ganz bestimmten, genau definierten Bahnen (= Energiestufen, Energieschalen, Schalen) um den Atomkern.

Diese Bahnen heißen Schalen und werden von innen nach außen mit K, L, M, N, … bezeichnet. Je weiter die Schale vom Kern entfernt ist, desto höher ist die Energie der Elektronen auf ihr.

Energieniveaus und Elektronenschalen

Die Begriffe Schale und Energiestufe beschreiben dasselbe: den Bereich, in dem sich Elektronen mit einer bestimmten Energie bewegen. Elektronen auf der M-Schale besitzen eine höhere Energie als solche auf der L-Schale, da sie weiter vom Kern entfernt sind.

Natrium Abstand vom Kern K. Schale = 1. Energiestufe L. Schale = 2. Energiestufe M. Schale = 3. Energiestufe 11+ Beispiel: Natrium (Na) – Elektronenverteilung K=2 / L=8 / M=1

👆 Tipp: Die interaktive Übersicht direkt darunter zeigt die Schalenbesetzung für alle Elemente der 1.–3. Periode – hover einfach über ein Element im PSE!

2. Postulat – Maximale Elektronenzahl pro Schale

▶ 2. Postulat – Niels Bohr, 1913

Jede Schale kann maximal 2 · n² Elektronen aufnehmen.

n = Schalennummer  (n = 1, 2, 3, 4, …)

Schale n 2 · n² Max. Elektronen
K 1 2 · 1² = 2 2
L 2 2 · 2² = 8 8
M 3 2 · 3² = 18 18
N 4 2 · 4² = 32 32

Beispiel 1

Wie viele Elektronen kann die 1. Schale maximal aufnehmen?

Lösung 1

1. Schale → n = 1  |  2·n² = 2·1·1 = 2

Beispiel 2

Wie viele Elektronen kann die N-Schale maximal aufnehmen?

Lösung 2

N-Schale ist die 4. Schale → n = 4  |  2·n² = 2·4² = 32

⚠️ Wichtig: Das bedeutet nur, dass so viele Elektronen maximal in diese Schale passen. Natürlich können jederzeit weniger Elektronen vorhanden sein!

🧠 Verständnisüberprüfung

Elektronen welcher Schale besitzen eine höhere Energie – die der L-Schale oder die der M-Schale?

▶ Lösung anzeigen

Die Elektronen der M-Schale, da diese weiter vom Kern entfernt sind und damit eine höhere potenzielle Energie besitzen.

⚡ Energieniveaus vs. Elektronenschalen
Fahre mit der Maus über ein Element des Periodensystems!
Wähle ein Element, um die Elektronenverteilung zu sehen.

Quantentheorie: Absorption und Emission von Licht

Quantentheorie (Planck, Einstein):

Die kleinsten nicht mehr teilbaren Energiebeträge heißen Quanten.

Durch Energiezufuhr kann ein Elektron vom Grundzustand (= energieärmster Zustand) in einen angeregten Zustand gebracht werden.

Da das Elektron zwischen den Schalen nicht existieren kann, nimmt es nur solche Energiequanten auf, die der Energiedifferenz zwischen zwei Schalen entsprechen – zum Beispiel durch Absorption von Licht.

Der angeregte Zustand ist sehr instabil: Das Elektron springt nach ca. 10⁻⁸ s wieder in den Grundzustand zurück und gibt dabei die Anregungsenergie als Licht (Emission) wieder ab.

Kern K-Schale L-Schale Grundzustand 💡 Absorption Anregung Emission Kern Angeregter Zustand Licht (Emission)

Absorption: Elektron springt in höhere Schale · Emission: Rücksprung mit Lichtabgabe (≈ 10⁻⁸ s)

Übungsaufgaben

Aufgabe 1: Aus welchen Elementarteilchen besteht der Atomkern und wie ist er geladen?

Der Atomkern besteht aus Protonen und Neutronen. Er ist positiv geladen, da Protonen die Ladung +1 tragen und Neutronen neutral sind. → Wiederholung: Elementarteilchen

Aufgabe 2: Wie verteilen sich die Elektronen laut Niels Bohr?

Die Elektronen bewegen sich auf ganz bestimmten Bahnen (Schalen / Energiestufen) um den Kern. Die innerste Schale (K) wird zuerst besetzt. Erst wenn sie voll ist, werden äußere Schalen gefüllt.

Aufgabe 3: Wie lautet die Formel für die maximale Elektronenzahl pro Schale?

Maximale Elektronenzahl pro Schale = 2 · n², wobei n die Schalennummer ist. Beispiele: K (n=1) → 2, L (n=2) → 8, M (n=3) → 18.

Aufgabe 4: Auf welche Schale verteilt sich ein Elektron als erstes?

Auf die K-Schale (innerste, energieärmste Schale). Elektronen besetzen immer zuerst die energieärmste verfügbare Schale.

Aufgabe 5: Wie viele Elektronen kann die L-Schale maximal besitzen?

L-Schale → n = 2 → 2 · n² = 2 · 4 = 8 Elektronen.

Aufgabe 6: Woraus besteht der Hauptteil (fast der ganze Raum) eines Atoms?

Fast der gesamte Raum eines Atoms besteht aus leerem Raum. Der winzige Kern enthält fast die gesamte Masse, nimmt aber nur einen verschwindend kleinen Teil des Atomvolumens ein. → Größenverhältnis Kern/Hülle


Auf einen Blick – die wichtigsten Aussagen

1. Postulat

Elektronen bewegen sich nur auf genau definierten Bahnen (Energiestufen / Schalen: K, L, M, N …) um den Kern.

2. Postulat

Maximale Elektronenzahl pro Schale: 2 · n² (K = 2, L = 8, M = 18, N = 32).

Energiestufen

Je weiter die Schale vom Kern, desto höher die Energie der Elektronen. M-Elektronen haben mehr Energie als L-Elektronen.

Absorption / Emission

Absorption: Elektron springt in höhere Schale. Emission: Rücksprung → Licht wird abgegeben (≈ 10⁻⁸ s).

Häufige Fragen – Bohrsches Schalenmodell

Was sind die Postulate von Niels Bohr?

1. Postulat: Elektronen bewegen sich nur auf bestimmten Bahnen (Schalen/Energiestufen) um den Kern – keine anderen Positionen möglich. 2. Postulat: Jede Schale fasst maximal 2·n² Elektronen (n = Schalennummer). Innerste Schale wird zuerst besetzt.

Was ist der Unterschied zwischen Schale und Energiestufe?

Beides bezeichnet dasselbe: den Bereich, in dem sich Elektronen mit einer bestimmten Energie aufhalten. „Schale" betont den räumlichen Aspekt (kreisförmige Bahn), „Energiestufe" betont den energetischen Aspekt. In der Chemie werden beide Begriffe synonym verwendet. Die Schalen sind von innen nach außen K, L, M, N … benannt.

Wie viele Elektronen passen maximal in die K-, L- und M-Schale?

K-Schale (n=1): 2·1² = 2 Elektronen. L-Schale (n=2): 2·2² = 8 Elektronen. M-Schale (n=3): 2·3² = 18 Elektronen. Wichtig: Das sind Maximalwerte – es können immer weniger Elektronen vorhanden sein.

Wie erklärt das Bohr-Modell die Entstehung von Licht?

Elektronen können Lichtenergie (Photonen) absorbieren und dadurch in eine höhere Schale springen (angeregter Zustand). Da dieser Zustand instabil ist, springen sie nach ca. 10⁻⁸ s zurück in den Grundzustand und geben dabei ein Lichtquant (Photon) ab – das ist die Emission von Licht. Die Farbe des emittierten Lichts hängt von der Energiedifferenz zwischen den Schalen ab.

Wo liegen die Grenzen des Bohrschen Schalenmodells?

Das Bohr-Modell funktioniert nur exakt für Wasserstoff (1 Elektron). Bei mehreren Elektronen liefert es nur Näherungen. Außerdem widerspricht die Vorstellung einer genau definierten Kreisbahn der Quantenmechanik (Heisenbergsche Unschärferelation). Das modernere Kugelwolkenmodell (KWM) löst diese Probleme durch Aufenthaltswahrscheinlichkeiten statt fester Bahnen.

Lernkarten – Bohrsches Schalenmodell

Klicke auf eine Karte, um die Antwort zu sehen.

1

Nenne Bohrs 1. Postulat in einem Satz.

Elektronen bewegen sich nur auf ganz bestimmten, genau definierten Bahnen (= Energiestufen / Schalen) um den Atomkern.

2

Wie lautet die Formel für die max. Elektronen pro Schale? Was bedeutet n?

Max. Elektronen = 2 · n²
n = Schalennummer (K=1, L=2, M=3, N=4)

3

Was passiert bei der Absorption von Licht?

Das Elektron nimmt ein Lichtquant (Photon) auf und springt von einer niedrigeren in eine höhere Schale (Grundzustand → angeregter Zustand).

4

Warum senden Atome Licht aus? Was ist Emission?

Der angeregte Zustand ist instabil: Das Elektron springt zurück in den Grundzustand und gibt die Energiedifferenz als Licht (Photon) ab – das ist Emission.

5

Rechenaufgabe: Wie viele Elektronen passen maximal in die M-Schale?

M-Schale → n = 3
2 · n² = 2 · 3² = 2 · 9 = 18 Elektronen

Weiter im Kapitel – Atombau bis ZMKs

← 2.3 Rutherford: Kern-Hülle-Modell 2.5 Kugelwolkenmodell →

⏩ Weiterführend: 2.6 PSE und die Atommodelle · 2.5 Kugelwolkenmodell (KWM)

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Geschrieben von: Wolfram Hölzel
Zuletzt aktualisiert: 26. April 2026
  • Atommodell
  • Elementarteilchen
  • Protonen
  • Elektronen
  • Energieniveaus
  • K-Schale
  • L-Schale
  • Atombau/Energiestufen

Was du auf dieser Seite lernst

Das Kugelwolkenmodell (KWM) ist eine Weiterentwicklung des Bohr-Modells: Statt fester Elektronenbahnen gibt es nur noch Wahrscheinlichkeitsbereiche – sogenannte Kugelwolken. Du lernst, wie diese dargestellt werden, was das Pauli-Prinzip und die Regel von Hund besagen, und wie das KWM für die ersten 10 Elemente aussieht.

Grundlagen aus der 9. Klasse

Das KWM baut direkt auf dem Bohr-Schalenmodell auf: → 2.4 Bohr-Schalenmodell · → 2.3 Rutherford-Kern-Hülle-Modell

Das Kugelwolkenmodell – eine Weiterentwicklung des Bohr-Modells

Das Bohrsche Atommodell kann schon viel erklären; allerdings gibt es ein weiteres Atommodell, in dem die Elektronen in bestimmten gedachten Aufenthaltswahrscheinlichkeitsräumen betrachtet werden. Das sind keine echten Räume, sondern Bereiche, in denen sich mit hoher Wahrscheinlichkeit gerade ein Elektron – maximal zwei – aufhält. Es könnte sich auch gerade außerhalb dieses Bereichs bewegen, allerdings mit geringerer Wahrscheinlichkeit.

So einfach, wie Niels Bohr sich das vorgestellt hatte, war es allerdings nicht mit der Verteilung der Elektronen innerhalb einer Schale. Es gibt bestimmte Bereiche, in denen sich die Elektronen mit größerer Wahrscheinlichkeit aufhalten – sogenannte Kugelwolken.

🖱️ Interaktives Diagramm → Klicke auf einen Bereich für eine Erläuterung · Mobilgerät: Tippen

Vergleich: Schalenmodell vs. Kugelwolkenmodell am Beispiel Sauerstoff (Z = 8)

Kugelwolke einfach besetzt (1 Elektron) Kugelwolke doppelt besetzt (2 Elektronen) Elektron
Vergleich Schalenmodell und Kugelwolkenmodell am Beispiel Sauerstoff (Z=8): links Bohr-Modell mit K- und L-Schale und 8 Elektronen auf Kreisbahnen, rechts KWM mit einer K-Schalen-Kugelwolke und vier L-Schalen-Kugelwolken
🔴 Atomkern (Schalenmodell) Der Kern des Sauerstoffs trägt die Ladung 8+ (8 Protonen). Im Schalenmodell nach Bohr umkreisen die Elektronen den Kern auf festen Bahnen – wie Planeten die Sonne. Im Kugelwolkenmodell bleibt der Kern unverändert, aber die Elektronen befinden sich nicht mehr auf Bahnen, sondern in Wahrscheinlichkeitsbereichen.
⚪ K-Schale (Schalenmodell) Die K-Schale ist die innerste Elektronenschale. Beim Sauerstoff enthält sie 2 Elektronen. Im Kugelwolkenmodell entspricht ihr eine einzige rote Kugelwolke direkt am Kern (doppelt besetzt). Die K-Schale fasst maximal 2 Elektronen (→ Pauli-Prinzip).
⚪ L-Schale (Schalenmodell) Die L-Schale ist die zweite Elektronenschale. Beim Sauerstoff enthält sie 6 Elektronen, gleichmäßig auf der Kreisbahn verteilt. Im Kugelwolkenmodell werden diese 6 Elektronen auf 4 Kugelwolken verteilt: 2 doppelt besetzte (rot) und 2 einfach besetzte (grün).
🔴 Atomkern (Kugelwolkenmodell) Auch im Kugelwolkenmodell bleibt der Atomkern mit der Ladung 8+ unveränderter Mittelpunkt. Die Kugelwolken sind um ihn herum angeordnet. Je näher eine Kugelwolke am Kern liegt, desto energieärmer ist sie (K-Schale < L-Schale).
● Kugelwolke der K-Schale (doppelt besetzt) Die Kugelwolke der K-Schale liegt direkt am Kern und ist rot = doppelt besetzt – sie enthält beide K-Elektronen (2e). In der K-Schale gibt es nur eine einzige Kugelwolke. Maximal 2 Elektronen passen hinein (→ Pauli-Prinzip).
● Kugelwolke der L-Schale – einfach besetzt Grüne Kugelwolken sind einfach besetzt – sie enthalten genau 1 Elektron. Beim Sauerstoff gibt es in der L-Schale 2 einfach besetzte Kugelwolken. Dies folgt aus der Regel von Hund: Energiegleiche Kugelwolken werden zuerst einzeln besetzt.
● Kugelwolke der L-Schale – doppelt besetzt Rote Kugelwolken sind doppelt besetzt – sie enthalten 2 Elektronen. Beim Sauerstoff gibt es in der L-Schale 2 doppelt besetzte Kugelwolken. Die Doppelbesetzung tritt erst auf, wenn alle energiegleichen Kugelwolken mindestens 1 Elektron haben (→ Regel von Hund).

💡 Nochmals klicken schließt die Erläuterung.

Das Kugelwolkenmodell ähnelt einem Tetraeder

Das Kugelwolkenmodell ist ein stark vereinfachtes Orbitalmodell. Da die Elektronen sich in bestimmten Bereichen aufhalten, den sogenannten Orbitalen, sind diese negativ geladen und stoßen sich somit ab. Um den größtmöglichen Abstand zu erhalten, ergeben diese vier Kugelwolken eine Art Tetraeder. Das soll die folgende Animation eines Sauerstoffmodells zeigen.

Vereinfachte Darstellung der Kugelwolken

Da die räumliche Anordnung der Kugelwolken (Tetraeder-Struktur, 109,47°-Winkel) schwer darstellbar ist, wird im Unterricht eine vereinfachte, ebene Darstellung verwendet. Die Abbildung unten zeigt links die räumliche Ansicht und rechts die vereinfachte Darstellung. Beachte: Die räumliche Anordnung der Orbitale sieht in Wirklichkeit anders aus als die ebene Vereinfachung.

🖱️ Interaktives Diagramm – Vereinfachte Darstellung → Klicke auf eine Kugelwolke für eine Erläuterung

Sauerstoff (Z = 8): räumliche Darstellung (links) und vereinfachte Darstellung (rechts)

einfach besetztes Orbital (1 Elektron) doppelt besetztes Orbital (2 Elektronen) Elektron
Sauerstoff-Kugelwolkenmodell: links räumliche Darstellung mit tetraedrisch angeordneten Kugelwolken, rechts vereinfachte ebene Darstellung mit vier L-Schalen-Kugelwolken und einer K-Schalen-Kugelwolke
🔴 Atomkern (räumliche Darstellung) Der Kern des Sauerstoffs trägt die Ladung 8+. In der räumlichen Darstellung ist gut zu sehen, wie die vier L-Kugelwolken den Kern tetraedrisch umgeben – der Winkel zwischen je zwei Kugelwolken beträgt 109,47° (Tetraeder-Winkel). Dieser maximale Abstand entsteht, weil sich die negativ geladenen Kugelwolken gegenseitig abstoßen.
● K-Schalen-Kugelwolke (räumlich, doppelt besetzt) Die kleine rote Kugelwolke direkt am Kern gehört zur K-Schale (1s²). Sie ist doppelt besetzt (2 Elektronen) und liegt energetisch am tiefsten. In der räumlichen Darstellung ist gut zu sehen, wie sie sich vom Kern kaum abhebt – sie ist sehr klein im Vergleich zu den L-Kugelwolken.
● Einfach besetztes Orbital (räumlich, 1 Elektron) Grüne Kugelwolken enthalten jeweils 1 Elektron. Beim Sauerstoff gibt es zwei einfach besetzte Kugelwolken in der L-Schale. In der räumlichen Darstellung sieht man ihre tetraedrische Anordnung: Sie stehen im größtmöglichen Winkelabstand zu allen anderen Kugelwolken.
● Doppelt besetztes Orbital (räumlich, 2 Elektronen) Rote Kugelwolken enthalten jeweils 2 Elektronen. Beim Sauerstoff gibt es zwei doppelt besetzte Kugelwolken in der L-Schale (2s² und 2px²). In der räumlichen Ansicht sind sie gut von den grünen einfach besetzten Kugelwolken zu unterscheiden.
🔴 Atomkern (vereinfachte Darstellung) In der vereinfachten Darstellung liegt der Kern 8+ in der Mitte. Die vier L-Kugelwolken sind hier in einer ebenen Anordnung (oben, unten, links, rechts) dargestellt – in Wirklichkeit sind sie tetraedrisch (räumlich) angeordnet. Die vereinfachte Darstellung erleichtert das Zeichnen im Unterricht.
● K-Schalen-Kugelwolke (vereinfacht, doppelt besetzt) Die kleine rote Kugelwolke um den Kern gehört zur K-Schale. Sie ist doppelt besetzt (2 Elektronen, 1s²). In der vereinfachten Darstellung wird sie als kleiner Kreis direkt am Kern gezeigt – wie in der räumlichen Darstellung auch.
● Einfach besetztes Orbital (vereinfacht, 1 Elektron) Grüne Kugelwolken = einfach besetzt (1 Elektron). In der vereinfachten Darstellung sind sie oben und links gezeichnet. Achtung: Diese ebene Anordnung ist eine Vereinfachung – räumlich stehen alle vier L-Kugelwolken im Tetraeder-Winkel (109,47°) zueinander!
● Doppelt besetztes Orbital (vereinfacht, 2 Elektronen) Rote Kugelwolken = doppelt besetzt (2 Elektronen). In der vereinfachten Darstellung sind sie unten und rechts gezeichnet. Diese Anordnung zeigt die Besetzungsunterschiede (grün vs. rot) auf einen Blick – auch wenn die räumliche Realität eine tetraedrische Anordnung ist.

💡 Nochmals klicken schließt die Erläuterung.

2.5.1 Feinstruktur der Elektronenhülle

Im Kugelwolkenmodell gelten drei grundlegende Prinzipien, die erklären, wie Elektronen auf die Kugelwolken verteilt werden:

1. Heisenbergsche Unschärferelation (1927)

Es ist nicht möglich, gleichzeitig den Ort, die Geschwindigkeit und die Bewegungsrichtung eines Elektrons anzugeben. Daher lassen sich für Elektronen der Atomhülle keine festen Bahnen, sondern nur Aufenthaltsbereiche angeben.

2. Pauli-Prinzip

In einer „Kugelwolke" können sich maximal 2 Elektronen aufhalten, die sich in einer bestimmten Eigenschaft (Spin) voneinander unterscheiden.

3. Regel von Hund

Energiegleiche Kugelwolken werden zunächst einzeln mit Elektronen besetzt, bevor eine Doppelbesetzung erfolgt.

Das Kugelwolkenmodell ist ein vereinfachtes Orbitalmodell und gilt nur für Hauptgruppenelemente.

🖱️ Interaktiv – Pauli-Prinzip → Finde den Fehler im rechten Modell und klicke darauf
🔍 Aufgabe: Das rechte Modell zeigt eine Verletzung des Pauli-Prinzips. Finde das falsche Orbital und klicke darauf! (Tipp: Eines der Orbitale hat zu viele Elektronen.)
Pauli-Prinzip: links richtiges Sauerstoff-KWM (max. 2 Elektronen pro Orbital), rechts falsches KWM (ein Orbital hat 3 Elektronen – Pauli-Verletzung)
✅ Dieses Orbital ist korrekt besetzt Dieses Orbital enthält maximal 2 Elektronen – das entspricht dem Pauli-Prinzip. Suche weiter: Das falsche Orbital befindet sich im rechten Modell (falsch, nach Pauli-Prinzip).
✅ Dieses Orbital ist korrekt besetzt Auch dieses Orbital im rechten Modell ist korrekt (max. 2 Elektronen). Der Fehler liegt woanders – schau dir alle Orbitale des rechten Modells genau an!
🎉 Du hast den Fehler gefunden! Dieses Orbital enthält 3 Elektronen – das ist nach dem Pauli-Prinzip unmöglich!

Pauli-Prinzip: In einer Kugelwolke (= Orbital) können sich maximal 2 Elektronen aufhalten. Diese müssen sich außerdem in ihrer Quanteneigenschaft (dem Spin) voneinander unterscheiden (+½ und −½). Ein drittes Elektron wird vom Orbital „abgewiesen" – es muss in ein anderes Orbital wechseln.

💡 Klicke nochmals auf ein Orbital, um die Erläuterung zu schließen.

🖱️ Interaktiv – Hundsche Regel → Finde den Fehler im rechten Modell und klicke darauf
🔍 Aufgabe: Das rechte Modell zeigt eine Verletzung der Regel von Hund. Finde das falsch besetzte Orbital und klicke darauf! (Tipp: Energiegleiche Orbitale sollten zuerst einzeln besetzt werden.)
Regel von Hund: links richtiges Sauerstoff-KWM (Orbitale nach Hund besetzt), rechts falsches KWM (ein Orbital doppelt besetzt bevor alle einfach besetzt sind – Hund-Verletzung)
✅ Dieses Orbital ist korrekt besetzt – Regel von Hund eingehalten Im linken Modell sind die Orbitale korrekt nach der Regel von Hund besetzt: Energiegleiche Orbitale werden zunächst einzeln mit Elektronen besetzt, bevor eine Doppelbesetzung stattfindet. Das Suchergebnis liegt im rechten Modell – klicke dort auf ein Orbital!
🎉 Du hast den Fehler gefunden! Im rechten Modell sind alle Orbitale doppelt besetzt (rot) – obwohl noch ein viertes Orbital leer wäre. Das verstößt gegen die Regel von Hund!

Regel von Hund: Energiegleiche Orbitale (z. B. die drei 2p-Orbitale der L-Schale) werden zunächst einzeln mit einem Elektron besetzt, bevor ein zweites Elektron hinzukommt. Grund: Zwei Elektronen im selben Orbital stoßen sich durch ihre negative Ladung stärker ab – es ist energetisch günstiger, wenn sie verschiedene Orbitale besetzen.

💡 Klicke nochmals, um die Erläuterung zu schließen.

Das KWM der ersten 10 Elemente

Durch Pauli-Prinzip und Regel von Hund ergeben sich folgende Kugelwolkenmodelle für die ersten 10 Elemente. Grün = einfach besetzt · Rot = doppelt besetzt:

Kugelwolkenmodelle der ersten 10 Elemente H bis Ne: Übersicht mit grünen (einfach besetzt) und roten (doppelt besetzt) Kugelwolken, sortiert nach Ordnungszahl

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Auf einen Blick – die wichtigsten Aussagen

Kugelwolke

Eine Kugelwolke ist ein Bereich, in dem sich ein Elektron mit ~90 % Wahrscheinlichkeit aufhält. Kein fester Körper – nur ein Wahrscheinlichkeitsbereich.

Pauli-Prinzip

Max. 2 Elektronen pro Kugelwolke, mit entgegengesetztem Spin. Ein drittes Elektron ist ausgeschlossen.

Regel von Hund

Energiegleiche Kugelwolken erst einzeln besetzen, dann doppelt. Gilt für alle Kugelwolken einer Schale.

Farb-Code

Grün = 1 Elektron (einfach besetzt). Rot = 2 Elektronen (doppelt besetzt). Gilt für alle KWM-Darstellungen.

Häufige Fragen – Kugelwolkenmodell

Was ist der Unterschied zwischen dem Bohr-Modell und dem Kugelwolkenmodell?

Im Bohr-Modell bewegen sich Elektronen auf festen Kreisbahnen (Schalen). Das Kugelwolkenmodell ersetzt diese durch Wahrscheinlichkeitsbereiche: Man kann nur angeben, in welchem Bereich sich ein Elektron mit ca. 90 % Wahrscheinlichkeit aufhält – nicht wo es sich genau befindet. → 2.4 Bohr-Schalenmodell

Was ist eine Kugelwolke?

Eine Kugelwolke ist der kugelförmige Bereich, in dem sich ein Elektron mit einer Wahrscheinlichkeit von ca. 90 % aufhält. Wichtig: Kugelwolken sind keine festen Körper, sondern nur Wahrscheinlichkeitsbereiche! In der Kursstufe werden Kugelwolken auch als Orbitale bezeichnet und nach Typ (s, p, d) unterschieden.

Was besagt das Pauli-Prinzip?

Das Pauli-Prinzip (Wolfgang Pauli, 1925): In einer Kugelwolke können sich maximal 2 Elektronen aufhalten, die sich in ihrem Spin (+½ und −½) unterscheiden müssen. Merkhilfe: Die Kugelwolke ist wie ein Zimmer mit 2 Plätzen – beide Bewohner müssen verschieden sein.

Was besagt die Regel von Hund?

Die Regel von Hund (Friedrich Hund, 1925): Energiegleiche Kugelwolken einer Schale werden zunächst einzeln besetzt, bevor eine Doppelbesetzung stattfindet. Grund: Zwei Elektronen in derselben Kugelwolke stoßen sich stärker ab. Merkhilfe: Wie in einem Bus – erst wenn jede Doppelbank einen Fahrgast hat, setzt sich jemand dazu.

Für welche Elemente gilt das Kugelwolkenmodell?

Das vereinfachte Kugelwolkenmodell gilt für Hauptgruppenelemente. Für H bis Ne (Perioden 1 und 2) ist die Darstellung vollständig. Ab der dritten Periode kommen weitere Kugelwolkentypen hinzu. Bei Nebengruppenmetallen reicht das vereinfachte Modell nicht mehr aus. → 2.6 PSE und Atommodelle

Lernkarten – Kugelwolkenmodell

Klicke auf eine Karte, um die Antwort zu sehen.

1

Was ist eine Kugelwolke und wie unterscheidet sie sich von einer Elektronenbahn?

Kugelwolke = Wahrscheinlichkeitsbereich (~90 %), kein fester Weg. Bohr: Kreisbahn → KWM: kugelförmige Zone.

2

Formuliere das Pauli-Prinzip in einem Satz.

In einer Kugelwolke können sich maximal 2 Elektronen aufhalten – sie unterscheiden sich im Spin.

3

Formuliere die Regel von Hund mit einem Beispiel.

Energiegleiche Kugelwolken werden erst einzeln besetzt. Beispiel: N (Z=7) → alle drei L-Kugelwolken je 1e (2px¹ 2py¹ 2pz¹).

4

Was bedeuten die Farben Grün und Rot in KWM-Darstellungen?

Grün = 1e (einfach besetzt) · Rot = 2e (doppelt besetzt).

5

Wie viele Kugelwolken hat die K-Schale, wie viele die L-Schale?

K-Schale: 1 Kugelwolke (max. 2e). L-Schale: 4 Kugelwolken (max. 8e). Die 3 äußeren L-Kugelwolken sind energiegleich.

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← 2.4 Bohr-Schalenmodell → 2.6 PSE und Atommodelle → 2.7 Lewis-Formeln

🔁 Grundlagen: Rutherford-Modell · Bohr-Schalenmodell · Periodensystem (PSE)

Details
Geschrieben von: Wolfram Hölzel
Zuletzt aktualisiert: 28. April 2026
  • Atommodell
  • Elektronen
  • Orbitalmodell
  • Kugelwolkenmodell
  • Atombau/Elektronenkonfiguration
  • Atombau/Pauli-Prinzip
  • Atombau/Hundsche Regel
  1. 2.6 Das Periodensystem der Elemente (PSE) und die Atommodelle
  2. 2.7 Lewis – Formeln für Moleküle
  3. 3 Edelgasregel (Oktettregel)
  4. 4 Atombindung = Elektronenpaarbindung
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