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d3mon
registrierter User
Anmeldungsdatum: 26.04.2006
Beiträge: 137
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 (#751996) Verfasst am: 21.06.2007, 17:12 Titel: elektronen und Atome |
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mir kam die letzten Tage mein letztes Schuljahr und der Aufbau von Atomen in den Sinn.
die erste Frage die ich mir stelle, war wesshalb das Atom so stabil ist. bzw warum die Elektronen nicht auf die Protonen zu fliegen. Also so wie wir es in Elektrotechnik immer lernen, bzw anderstherum lernen. - nach + ??
dann dacht ich mir, wenn die so in ihrer Umlaufbahn um den Atomkern kreisen, warum stoßen die sich nicht gegenseitig ab, und verteilen sich fröhlich munter im Raum?
Zusammengefasst: Warum kreisen Elektronen um Atomkerne?
//edit:
Ist es vllt ein zusammenspiel des gegenseitigen Abstoßens und des Anziehens der Protonen?
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weyoun
registrierter User
Anmeldungsdatum: 02.02.2006
Beiträge: 46
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| (#752002) Verfasst am: 21.06.2007, 17:15 Titel: Re: elektronen und Atome |
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| d3mon hat folgendes geschrieben: | mir kam die letzten Tage mein letztes Schuljahr und der Aufbau von Atomen in den Sinn.
die erste Frage die ich mir stelle, war wesshalb das Atom so stabil ist. bzw warum die Elektronen nicht auf die Protonen zu fliegen. Also so wie wir es in Elektrotechnik immer lernen, bzw anderstherum lernen. - nach + ??
dann dacht ich mir, wenn die so in ihrer Umlaufbahn um den Atomkern kreisen, warum stoßen die sich nicht gegenseitig ab, und verteilen sich fröhlich munter im Raum?
Zusammengefasst: Warum kreisen Elektronen um Atomkerne?
//edit:
Ist es vllt ein zusammenspiel des gegenseitigen Abstoßens und des Anziehens der Protonen? |
das ist das bohrsche atommodell, dieses gilt als überholt. lies dich mal ins orbitalmodell ein.
nach dem bohrschen atommodell wären nämlich in der tat keine stabilen bahnen möglich.
_________________
gutes buch:
michael heinrich: kritik der politischen ökonomie
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Jubin
registrierter User
Anmeldungsdatum: 28.02.2007
Beiträge: 481
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| (#752014) Verfasst am: 21.06.2007, 17:32 Titel: |
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Der Atomkern wird durch Massenanziehung zusammen gehalten.
Siehe: http://www.quantenwelt.de/kernphysik/kernkraft/
Die Elektronen stoßen sich in der Tat ab, so bilden sich ja auch ganz logisch die unterschiedlichen Orbitale, also Orte wo sie sich wohl aufhalten.
Siehe: http://www.quantenwelt.de/atomphysik/modelle/orbital.html
Man sollte ferner daran denken, daß Elektronen einen engen Tanz zwischen Energie und Materie führen. Sie zeigen beide Eigenschaften.
Es ist in der Tat ein Spiel/Tanz zwischen der Kernanziehung, der Eigenbewegung und der Abstoßung durch andere Elektronen, warum die Elektronenhülle besteht.
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Kival
Profeminist Ghost
Anmeldungsdatum: 14.11.2006
Beiträge: 24071
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| (#752020) Verfasst am: 21.06.2007, 17:38 Titel: |
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Öhm, die starke Kernkraft hat nix mit Massenanziehung zu tun.
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"A basic literacy in statistics will one day be as necessary for efficient citizenship as the ability to read and write." (angeblich H. G. Wells)
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hainer
frustrierter User
Anmeldungsdatum: 24.08.2006
Beiträge: 2539
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| (#752045) Verfasst am: 21.06.2007, 18:12 Titel: |
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| Jubin hat folgendes geschrieben: |
Die Elektronen stoßen sich in der Tat ab, so bilden sich ja auch ganz logisch die unterschiedlichen Orbitale, also Orte wo sie sich wohl aufhalten.
Siehe: http://www.quantenwelt.de/atomphysik/modelle/orbital.html
Man sollte ferner daran denken, daß Elektronen einen engen Tanz zwischen Energie und Materie führen. Sie zeigen beide Eigenschaften.
Es ist in der Tat ein Spiel/Tanz zwischen der Kernanziehung, der Eigenbewegung und der Abstoßung durch andere Elektronen, warum die Elektronenhülle besteht. |
Das muß alles falsch sein, denn:
Orbitale geben lediglich die Aufenthaltswarscheinlichkeit an. Elektonen können sich auch außerhalb derer bewegen. Sogar im Atomkern. Auch gibt es hybridisierte Orbitale, also Überlappungen.
Übrigens hat Wasserstoff nur ein Elektron, welches sich nirgendwo abstoßen könnte.
Klassisch läßt sich ein Atommodell definitiv nicht beschreiben oder erklären.
Vermutlich läßt sich die Frage nur mit einem tieferen Verständnis der Quantenphysik erklären. Und nicht mal eben aus einem populärwissenschaftlichen Büchlein, welches Laien Quantenmechanik näher bringen will.
Ich spekuliere sogar, daß selbst Physiker keine Antwort auf das "WARUM" geben können, bestenfalls auf das "WIE".
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reign
bla bla
Anmeldungsdatum: 21.07.2006
Beiträge: 1880
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| (#752076) Verfasst am: 21.06.2007, 19:00 Titel: |
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Hab ich hier eine Erklärung gefunden, vielleicht hilft's.
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be your own pet
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Axel
sexuell gestörtes autistisches Gammelfleisch
Anmeldungsdatum: 13.03.2006
Beiträge: 515
Wohnort: NRW
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| (#752100) Verfasst am: 21.06.2007, 19:45 Titel: |
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| d3mon hat folgendes geschrieben: | | Warum kreisen Elektronen um Atomkerne? |
Im Bild der klassischen Elektrodynamik (KED) kreisen Elektronen um den Atomkern, weil sich die Anziehung zwischen Kern und Elektron und die Fliehkraft bei der Kreisbewegung die Waage halten. (Genau genommen wären beim Wasserstoffatom die gleichen Bahnen wie bei der Planetenbewegung möglich.) Das Elektron wird bei der Kreisbewegung fortwährend zum Kern hin beschleunigt. Beschleunigte Ladungen strahlen laut KED aber elektromagnetische Wellen ab, so dass das Elektron ständig Energie verlieren und schließlich in den Kern stürzen müsste. Das ist aber offensichtlich falsch, denn Atome sind ja stabil.
Der Ausweg ist, dass im Bereich der Atome die klassischen Gesetze nicht gelten. Ein erster Schritt hin zu den richtigen Gesetzen (den Quantengesetzen) ist das Bohrsche Atommodell. Hier werden immer noch Kreisbahnen angenommen, aber es wird willkürlich gefordert, dass nicht Kreisbahnen mit beliebigen Energien existieren, sondern nur solche mit ganz bestimmten Energien. Außerdem gibt das Elektron bei der Kreisbewegung keine Strahlung ab, sondern nur beim Übergang von einer Bahn mit höherer Energie auf eine Bahn mit niedriger Energie. Die Energie des abgegebenen Strahlungsquants entspricht dabei genau der Energiedifferenz zwischen beiden Bahnen. Damit lässt sich das Emissionsspektrum des Wasserstoffs genau reproduzieren.
Die nächste Stufe der Beschreibung stellt die nichtrelativistische Quantenmechanik dar. An die Stelle der klassischen Bahnen treten hier Aufenthaltswahrscheinlichkeiten für das Elektron, die sich mit Hilfe der Schrödingergleichung (der quantenmechanischen Bewegungsgleichung) berechnen lassen. (Genauer gesagt ergibt sich aus der Schrödingergleichung die Wellenfunktion, deren Quadrat sich als Aufenthaltswahrscheinlichkeitsdichte interpretieren lässt.) Die Quantenbedingungen für die beobachteten Energien folgen ebenfalls zwingend aus der Schrödingergleichung, so dass bei der QM keine willkürlichen Annahmen mehr gemacht werden müssen. Die nichtrelativistische QM kann allerdings den Elektronenspin (eine Art Eigendrehimpuls des Elektrons, mit dem ein genau messbares magnetisches Moment verknüpft ist) nicht erklären.
Der Spin des Elektrons wiederum ergibt sich zwangsläufig mit Hilfe der Dirac-Gleichung. Diese Matrixgleichung erhält man, wenn man die relativistische Energie-Masse-Impulsbeziehung zugrunde legt. Das magnetische Moment, das sich so ergibt, weicht jedoch vom gemessenen Wert noch deutlich ab. (2,0000 Einheiten gegenüber 2,0023 Einheiten im Experiment.)
Das richtige magnetische Moment erhält man schließlich mit Hilfe der Quantenelektrodynamik. Die Übereinstimmung zwischen Theorie und Experiment ist bei dieser Größe so gut wie bei keiner anderen.
Der QED übergeordnete Theorien sind die elektroschwache Theorie, die die schwache Kernkraft mit einschließt, und das Standardmodell, das zusätzlich die starke Kernkraft beschreibt. Die Einbeziehung der Gravitation in einer Theorie der Quantengravitation, die alle vier Grundkräfte einheitlich beschreibt, ist bisher nicht endgültig gelungen. Versuche in dieser Richtung sind die Stringtheorie und die Loop-Quantengravitation.
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Die Natur ist so gemacht, dass sie verstanden werden kann. (Werner Heisenberg)
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Axel
sexuell gestörtes autistisches Gammelfleisch
Anmeldungsdatum: 13.03.2006
Beiträge: 515
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| (#752102) Verfasst am: 21.06.2007, 19:50 Titel: |
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| reign hat folgendes geschrieben: | | Hab ich hier eine Erklärung gefunden, vielleicht hilft's. |
Der Artikel ist ausführlicher, aber meine Darstellung ist schöner... 
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Die Natur ist so gemacht, dass sie verstanden werden kann. (Werner Heisenberg)
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Axel
sexuell gestörtes autistisches Gammelfleisch
Anmeldungsdatum: 13.03.2006
Beiträge: 515
Wohnort: NRW
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| (#752111) Verfasst am: 21.06.2007, 20:09 Titel: |
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Noch ausführlicher und ganz ähnlich dargestellt ist der Stoff bei Wikipedia.
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Die Natur ist so gemacht, dass sie verstanden werden kann. (Werner Heisenberg)
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hainer
frustrierter User
Anmeldungsdatum: 24.08.2006
Beiträge: 2539
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| (#752145) Verfasst am: 21.06.2007, 20:59 Titel: |
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Das ist ja alles ganz hübsch und hochgestochen. Aber für einen Dummi wie mich in keinster Weise mehr nachvollziehbar.
Um die Eingangsfrage d3mons zu konkretisieren:
Wie werden die elektrostatischen Anziehungskräfte zwischen Proton und Elektron im Atom aufgehoben? Denn die Eigenschaft der negativen Elementarladung wird das Elektron im Atom ja nicht verlieren, oder?
Wer die Antwort weiß, der möge dies bitte an einem Elektron des p-Orbitals erklären.
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d3mon
registrierter User
Anmeldungsdatum: 26.04.2006
Beiträge: 137
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| (#752615) Verfasst am: 22.06.2007, 07:28 Titel: |
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Danke erstmal an alle!
| Axel hat folgendes geschrieben: | | (Genauer gesagt ergibt sich aus der Schrödingergleichung die Wellenfunktion, deren Quadrat sich als Aufenthaltswahrscheinlichkeitsdichte interpretieren lässt.) |
| wikipedia hat folgendes geschrieben: | Das Betragsquadrat einer Wellenfunktion  wird als Aufenthaltswahrscheinlichkeit des Elektrons interpretiert, das sie beschreibt. |
Was wiki hier schreibt, ist doch das gleiche wie du, oder? Der Betrag ist doch Unsinn, da beim Quadrieren sowieso immer etwas postives heraus kommt?
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Tscherno-Bill
registrierter User
Anmeldungsdatum: 17.06.2007
Beiträge: 26
Wohnort: München
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| (#752618) Verfasst am: 22.06.2007, 08:10 Titel: |
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| d3mon hat folgendes geschrieben: |
Was wiki hier schreibt, ist doch das gleiche wie du, oder? Der Betrag ist doch Unsinn, da beim Quadrieren sowieso immer etwas postives heraus kommt? |
Nicht ganz. Die Wellenfunktion ist nicht reell, sondern komplex (siehe Wikipedia: komplexe Zahlen)
Das Elektron ist natürlich auch im Atom weiterhin negativ geladen, der Kern positiv. Insgesamt ergibt sich bei Atomen eine Anziehung ini Richtung Kern. Hineinstürzen können Elektronen, um es mal in einer einigermaßen verständlichen Form zu erklären (Axels Erklärung in allen Ehren, die ist verdammt gut, aber eben schwer zu verstehen ohne doch recht weitreichende Grundkenntnisse):
Das Elektron wird in Richtung Kern beschleunigt, aber aufgrund der Rotation um ihn herum wird es, je näher es an den Kern kommt, durch Fliehkräfte wieder nach außen gezogen (gleiche Winkelgeschwindigkeit, kleinerer Radius -->höhere Fleihkraft). Das ist natürlich nur sehr ungefähr richtig, aber ich denke darunter kann man sich in etwa was vorstellen...
Zuletzt bearbeitet von Tscherno-Bill am 22.06.2007, 12:15, insgesamt 2-mal bearbeitet |
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Algol
Katholik, saugverwirrte schleichende Scharia
Anmeldungsdatum: 22.06.2006
Beiträge: 4797
Wohnort: Berlin
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| (#752619) Verfasst am: 22.06.2007, 08:19 Titel: |
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| d3mon hat folgendes geschrieben: | Danke erstmal an alle!
| Axel hat folgendes geschrieben: | | (Genauer gesagt ergibt sich aus der Schrödingergleichung die Wellenfunktion, deren Quadrat sich als Aufenthaltswahrscheinlichkeitsdichte interpretieren lässt.) |
| wikipedia hat folgendes geschrieben: | | Das Betragsquadrat einer Wellenfunktion wird als Aufenthaltswahrscheinlichkeit des Elektrons interpretiert, das sie beschreibt. |
Was wiki hier schreibt, ist doch das gleiche wie du, oder? Der Betrag ist doch Unsinn, da beim Quadrieren sowieso immer etwas postives heraus kommt? |
Nicht bei einer Funktion im Komplexen Zahlenraum.
edit:
Tscherno Bill war schneller.
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Leben kann tödlich sein
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Algol
Katholik, saugverwirrte schleichende Scharia
Anmeldungsdatum: 22.06.2006
Beiträge: 4797
Wohnort: Berlin
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| (#752620) Verfasst am: 22.06.2007, 08:29 Titel: |
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Die Aufenthaltswahrscheinlichkeit der Elektronen eines Atoms im Atomkern ist in der Tat größer als Null.
Wenn man das Modell ernst nähme, würde das letztendlich bedeuten, daß alle Protonen im Kern früher oder später zu Neutronen würden, wie das in sog. Neutronensternen angeblich der Fall sein soll.
Wenn man das Modell ernst nimmt, sollte man daher einen Mechanismus postulieren, welcher dies verhindert.
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Jubin
registrierter User
Anmeldungsdatum: 28.02.2007
Beiträge: 481
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| (#752661) Verfasst am: 22.06.2007, 10:43 Titel: |
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| Kival hat folgendes geschrieben: |
Öhm, die starke Kernkraft hat nix mit Massenanziehung zu tun. |
Hmm, soweit ich mich erinnere gibt es 2 Massenanziehungskräfte. Die eine Kraft wirkt auf kürzeste Distanz (Atomkern) und ist sehr stark. Die andere Kraft wirkt länger und ist recht schwach. Erst durch eine große Ansammlung wird sie "sichtbar" (Gravitation).
Habe ich das falsche verstanden Kival ?
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Tscherno-Bill
registrierter User
Anmeldungsdatum: 17.06.2007
Beiträge: 26
Wohnort: München
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| (#752713) Verfasst am: 22.06.2007, 12:11 Titel: |
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| Algol hat folgendes geschrieben: | Die Aufenthaltswahrscheinlichkeit der Elektronen eines Atoms im Atomkern ist in der Tat größer als Null.
Wenn man das Modell ernst nähme, würde das letztendlich bedeuten, daß alle Protonen im Kern früher oder später zu Neutronen würden, wie das in sog. Neutronensternen angeblich der Fall sein soll.
Wenn man das Modell ernst nimmt, sollte man daher einen Mechanismus postulieren, welcher dies verhindert. |
das passiert durchaus hin und wieder in bestimmten radioaktiven Präparaten, nennt sich Elektroneneinfang...allerdings recht selten
Unter Massenanziehung versteh ich jetz aufn ersten Blick Gravitation...ich denke aber mal gemeint ist die starke/schwache Wechselwirkung. Leider ist meine Ahnung davon extrem beschränkt, und zumindest zur starken WW ist auch Wikipedia sehr wirr...
Zuletzt bearbeitet von Tscherno-Bill am 22.06.2007, 12:21, insgesamt einmal bearbeitet |
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Algol
Katholik, saugverwirrte schleichende Scharia
Anmeldungsdatum: 22.06.2006
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| (#752719) Verfasst am: 22.06.2007, 12:16 Titel: |
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| Tscherno-Bill hat folgendes geschrieben: | | Algol hat folgendes geschrieben: | Die Aufenthaltswahrscheinlichkeit der Elektronen eines Atoms im Atomkern ist in der Tat größer als Null.
Wenn man das Modell ernst nähme, würde das letztendlich bedeuten, daß alle Protonen im Kern früher oder später zu Neutronen würden, wie das in sog. Neutronensternen angeblich der Fall sein soll.
Wenn man das Modell ernst nimmt, sollte man daher einen Mechanismus postulieren, welcher dies verhindert. |
das passiert durchaus hin und wieder in bestimmten radioaktiven Präparaten, nennt sich Elektroneneinfang...allerdings recht selten |
Der Effekt müßte aber nach diesem Modell bei allen Atomen vorkommen, die Protonen enthalten und zwar so lange, bis kein Proton mehr übrig ist.
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Tscherno-Bill
registrierter User
Anmeldungsdatum: 17.06.2007
Beiträge: 26
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| (#752721) Verfasst am: 22.06.2007, 12:22 Titel: |
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| stimmt schon irgendwie, so genau hab ich mich damit auch noch nicht auseinandergesetzt...müsst ich mich mal schlaulesen dazu...
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Algol
Katholik, saugverwirrte schleichende Scharia
Anmeldungsdatum: 22.06.2006
Beiträge: 4797
Wohnort: Berlin
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| (#752728) Verfasst am: 22.06.2007, 12:30 Titel: |
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| Jubin hat folgendes geschrieben: | | Kival hat folgendes geschrieben: |
Öhm, die starke Kernkraft hat nix mit Massenanziehung zu tun. |
Hmm, soweit ich mich erinnere gibt es 2 Massenanziehungskräfte. Die eine Kraft wirkt auf kürzeste Distanz (Atomkern) und ist sehr stark. Die andere Kraft wirkt länger und ist recht schwach. Erst durch eine große Ansammlung wird sie "sichtbar" (Gravitation).
Habe ich das falsche verstanden Kival ? |
Ich bin zwar nicht Kival, antworte aber trotzdem.
Die Kernkräfte (Starke WW) wirken nach dem gängigen Modell zwischen Protonen und Neutronen nur auf sehr kurze Distanz.
| wikipedia hat folgendes geschrieben: | | Die starke Wechselwirkung zwischen zusammengesetzten Teilchen, die immer die Farbladung 0 haben, nimmt dagegen bei Vergrößerung der Abstände exponentiell ab, und kann phänomenologisch als Austausch von Mesonen beschrieben werden. |
Die GravitationsWW ist wesentlich schwächer und wirkt auch noch auf sehr große Entfernung.
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