Elektronenverhalten im Atom < Atom- und Kernphysik < Physik < Naturwiss. < Vorhilfe
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Hallo!
ich gehe schon seit ein paar Tagen der Frage nach "Warum stürzt das Elektron nicht in den Atomkern?".
Ich freue mich natürlich sehr über Antworten und Beteiligung am Thema, ABER! bitte nicht "Antworten" a là
- das liegt daran, dass die e nur auf festen Bahnen... (dies ist tautologisch zur Frage)
- das e kreis um den Kern, die Zentrifugalkraft... (klassisch passts ja nun mal nicht zur Energieangabe des e auf einer beschleunigten Bahn. Wobei ich auch nicht versteh, warum ein beschleunigtes Teilchen strahlen muss.)
- das e hätte eine zu hohe Lokalisationenergie im Bereich des Kerns... (1. warum sollte sie dort höher sein, als an irgendeiner anderen, gleichvolumigen Stelle im Atom? 2. Na und? Dann bekommt es halt ne große Energie.)
Ich freue auf spannende, erhellende Antworten!
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(Antwort) fertig  | | Datum: | 21:09 Do 23.01.2014 | | Autor: | chrisno |
Weil es aufgrund seiner großen Energie viel zu ausgedehnt ist, um in den Kern hinein zu passen.
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(Antwort) fertig | | Datum: | 22:50 Do 23.01.2014 | | Autor: | leduart |
Hallo
welches physikalische Vorwissen har du denn? Weisst du etwa dass zumindest für die inneren E die Auffenthaltswahrscheinlichkeit am Ort des Kerns nicht 0 ist? hast du schon von der Wellentheorie gehört? Weist du was die Unschärferelation sagt.? Weist du das da Modell von Bohr auf da du dich anscheinend berufst ein seit langem überholtes modell ist, pbwohl man damit einiges sehr schön berechnen kann bleibt es ein altes Modell.
Also sag was über deinen Hintergrund, dann kann man vielleicht antworten.
Gruß leduart
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Schon mal vielen Dank an leduart und chrisno für die Antworten.
Also ich kenne die quantenmechanische Aufenthaltsbeschreibung mittels [mm] $|\Psi|^2$, [/mm] so wie die Unschärferelation, die einem Elektron stets einen unbestimmten Ort und eine dazu antiproportionalgroße Impulsunbestimmtheit beschert.
Die Aufenthaltswahrscheinlichkeit für den Kern scheint ja nun tatsächlich nicht Null zu sein (siehe Elektroneneinfang im Kern). Dennoch ist sie bedeutend geringer als anderen Orten im z.B. s-Orbitals (Bereich $V$ mit [mm] $|\Psi(V)|^2\geq90\%$).
[/mm]
Der Kern ist also zumindest ein sehr unliebsamer Ort. Mein Frage ist nun, warum das so ist.
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Hallo!
Naja, das Bohr-Modell ist veraltet, das Quantenmodell legt nen ordentlichen Weichzeichner drüber.
Im Endeffekt hast du da daber ne Frage, auf die es keine weitere Antwort gibt, die dich all zu viel weiter führt. Du kannst zwar die gequantelten Energieniveaus zurück führen auf die Quantenzahlen der Kugelflächenfunktionen, aber letztendlich schiebst du den Quantencharakter damit einfach nur weiter. Warum die Quantenphysik so ist, wie sie ist, das wirst du nicht erklärt bekommen.
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Hallo Event_Horizon,
..das ist sehr schade.. Solche "unüberwindbaren" Verständnishürden wirken leider sehr demotivierend, insb. für Studenten und Schüler...
dennoch gibt es Personen, die behaupten, diesen Sachverhalt zu verstehen. Gibt es denn irgendeine Theorie, die man studieren kann, um Hoffnung auf Verständnis zu bekommen?
Bin weiterhin sehr dankbar für Anregungen
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(Mitteilung) Reaktion unnötig  | | Datum: | 17:40 Mo 27.01.2014 | | Autor: | leduart |
Hallo
Was heist denn verstehen, meist auch begreifen? unsere Anschauung kommt aus dem Makrokosmos, das kleiste eas man vielleicht noch "begreifen" kann ist ein Staubkorn, dann sieht man es unter dem Mikroskop an, und sieht das man es nicht vorher begriffen hat.
jetzt dringst du in ein völlig anderes Gebiet an ein Objekt wie das e, das man mal als Welle, mal als Partikel experimentell beobachten kann, aber noch niemand hat dieses Objekt gesehen. Nun willst du es aber behandeln , wie ein geladenes . unglaublich viel größeres Staubkorn, das auf ein anderes entgegengesetzt Geladenes Objekt abstürzt. davor musst du noch begreifen, dass es außer seinem el. Feld auch noch bei Bewegung ein magnetisches Feld hat, an einem Spalt gebeugt wird usw. Was erwartest du?
Kannst du begreifen dass so etwas handliches wie ei Klumpen Lehm 2 sehr verschiedene Eigenschaften hat, seine Masse hat die Eigenschaft Trägheit und auch unabhängig davon die Eigenschaft Gravitation?
Dieselbe Gravitation, die ein Photon ohne Ruhemasse hat?
Die Physik kann- mittels mathematik Erklärungen abgeben, die den ausgang von Experimenten vorhersagen, dazu benutzt sie beim e das Modell der QM, für die, für die diese wegen der hohen Matheanforderungen zu schwer sind - etwa Schüler- wird weiterhin das Bohr modell benutzt, das wenigstens einige experimente richtig vorraussagt, aber im widerspruch zu anderen steht. Sich daran, also an ein um + kreisendes - zu klammern trägt natürlich nichts zum Verständnis bei.
find erst mal raus, vieviele Ding du schon im makrokosmos nicht begreifen kannst.
Gruß leduart
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Hey
also ich versuche mich mal an einer Antwort, da ich das vor ein paar Tagen erst mit einem Freund diskutiert habe und auch in meiner Vorlesung (Atomphysik) was dazu dran kam.
Ausgangspunkt:
Es gelten die Axiome der Quantenmechanik (Teilchen werden durch Aufenthaltswahrscheinlichkeitsdichten in Form von Wellenfunktionen beschrieben, jeder Observable entspricht ein (hermitescher) Operator, etc pp)
Wir betrachten zunächst nur das Wasserstoffatom, da es das einfachste Atom ist (nur ein Proton und ein Elektron), alles weitere wird sehr schnell sehr(!) komplex.
Also haben wir ein Elektron im Coulombpotential V(x) eines Protons. Dieses Potential kennen wir, es ist radialsymmetrisch, die Formel steht in jedem Buch, wo irgendwas über Elektrostatik vorkommt.
Die Quantenmechanik macht nun das, was sie immer macht: sie stellt den Hamilton-Operator H zu dem gegebenen Potential auf (das ist, grob gesagt: ein Operator, der, angewandt auf die Wellenfunktion [mm] \Psi [/mm] des Teilchens, dass sich in dem Potential befindet, (hier: Elektron) die Energie E des Teilchens ausspuckt, also [mm] H\Psi=E\Psi).
[/mm]
Der Hamilton-Operator ist ein Differentialoperator. Das heißt, wenn wir jetzt an [mm] \Psi, [/mm] die Aufenthaltswahrscheinlichkeitsdichte, kommen wollen müssen wir 'nur' eine Differentialgleichung lösen.
Das wurde auch getan. Diese Wellenfunktionen (Aufenthaltswahrscheinlichkeitsdichten) [mm] \Psi(r,\Theta,\Phi) [/mm] (in Kugelkoordinaten), die unsere Schrödingergleichung lösen, sind aber in der Mitte (also am Ort des Kerns) sogar am größten! Also [mm] \Psi(r=0, \Theta, \Phi) [/mm] = max. Klingt erstmal paradox, nicht?
Aber: es handelt sich hierbei um eine DICHTEfunktion. Das heißt, wenn ich die Wahrscheinlichkeit wissen möchte, mit der ich das Elektron im Abstand r vom Proton finden kann, egal unter welchem Winkel, dann muss ich die Wahrscheinlichkeitsdichte [mm] \Psi(r,\Theta,\Phi) [/mm] über die Raumwinkel integrieren, das entspricht einer Integration über die Kugelschale mit Radius r, bzw einer Skalierung mit [mm] 4\pi r^2. [/mm] Und was ergibt [mm] \Psi*4\pi0^2? [/mm] Richtig, 0.
Durch die Skalierung ergibt sich eine Aufenthaltswahrscheinlichkeit, die ihr Maximum in einem Abstand [mm] a_0 [/mm] vom Proton hat.
Fragen? ;)
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