Negativ geladene Elektronen kreisen bei Atomen um den positiv geladenen Atomkern. Wieso fallen sie nicht einfach auf den Kern und gut ist? Durch welche Kraft bewegen sich die Elektronen überhaupt? Benötigt diese Bewegung irgendeine Energie? Ist die Geschwindigkeit der Elektronenbewegung auf den jeweiligen Bahnen immer gleich?
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A.T. schrieb: > Negativ geladene Elektronen kreisen bei Atomen um den positiv geladenen > Atomkern. > Wieso fallen sie nicht einfach auf den Kern und gut ist? Warum fällt der Mond nicht einfach auf die Erde und gut ist? Du solltest nicht vergessen, das es sich bei diesen Betrachtungen um ein Modell handelt, das die wirlichen Verhältnisse nur grob beschreibt. Gruss Harald
Elektronen "fliegen" nicht auf Bahnen um einen Atomkern http://de.wikipedia.org/wiki/Atom Davon ab guck dir die 4, ich nenn sie mal Naturkräfte an, also Starke und Schwache Kraft Gravitation und Elektromagnetische.
Harald Wilhelms schrieb: > Warum fällt der Mond nicht einfach auf die Erde und gut ist? Wegen der Fliehkraft. Er kreist überhaupt um die Erde, weil er bei seiner Entstehung einen genügend großen Impuls mitbekommen hat. Gilt das aber auch für die Bewegung der Elektronen? Harald Wilhelms schrieb: > Du solltest > nicht vergessen, das es sich bei diesen Betrachtungen um ein Modell > handelt, das die wirlichen Verhältnisse nur grob beschreibt. Gibt es auch Atommodelle, bei dehnen die Elektronen bewegungslos neben den Atomkernen verweilen?
A.T. schrieb: > Negativ geladene Elektronen kreisen bei Atomen um den positiv geladenen > Atomkern. > Wieso fallen sie nicht einfach auf den Kern und gut ist? Gute Frage! Das müssten sie eigentlich, und auch müssten sie permanent Strahlungsenergie abgeben, da die Elektronen ja auf einer 'Kreisbahn' beschleunigt werden. Diese Frage hat sich vor ca 100 Jahren ein Herr Bohr auch schon gestellt, und daraus ein erweitertes Atommodell entwickelt, das geht sehr schnell dann in den Bereich der Quantenmechanik!
A.T. schrieb: > Gibt es auch Atommodelle, bei dehnen die Elektronen bewegungslos neben > den Atomkernen verweilen? Kommt darauf an. ist denn eine stehende Welle bewegungslos?
die Fliehkraft ist immernoch nur ein Gedankenkonstrukt und real nicht existent. Und das Thema ist wirklich Quantenmechanisch. Und nein Elektronen müssen nicht immer Energie abstrahlen, da "Strahlung" im grunde auch nur ein "Teilchen" ist und jedes "Teilchen" braucht eine gewisse Energie um da sein zu können. Ist die nicht da passiert auch nichts. Sowas ist auch innerhalb von Atomen zu beobachten, wenn Elektronen auf ein niedrigeres Niveau springen. Dort kommt es auch vor, das sie keine Energie emitieren. Aber das sowas wird eigentlich auch im Physikunterricht besprochen.
A. K. schrieb im Beitrag #2464707: > Nein, jedenfalls keines mit Bezug zur Realität. Da es nicht möglich ist, > Position und Bewegung eines Elektrons gleichzeitig genau zu bestimmen, > ist ein solches Modell auch nicht sinnvoll. Wenn einem aber vollkommen egal ist, wo sich ein Elektron befindet, kann sein Impuls aber sehr genmau bestimmt werden. Kann denn nun bei dieser Bestimmung für den Impuls Null herauskomen?
A.T. schrieb: > Kann denn nun bei dieser > Bestimmung für den Impuls Null herauskomen? Nützt dir auch nichts, dann durch die Messung hast du in das System so stark eingegriffen, daß weder die Position noch der Impuls nach der Messung noch bekannt sind. Sprich wenndas Elektron wirklich den Impuls 0 hatte hat es das nach der Messung nicht mehr. Du musst dich davon verabschieden, daß das elektron ein Teilchen ist, das ist eine Welle, und im Falle eines Atoms eine stehende. Zitat Feynman: "Wer behauptet er hätte die Quantentheorie verstanden hat sie nicht verstanden."
Elektronen sind aber "Gebilde", die sich sogar leicht vom Atom lösen können und dann z.B. als Strom umherwandern können. Wieso können sie dann nicht auf einen Atomkern fallen?
Das ist doch nur nen Model ! Das hat nichts mit der Realität zu tun. Ist nur da um es sich besser vorstellen zu können. Und sehen kann man es auch nicht denn wenn du es anguckst hast du es schon verändert.
Wer sagt das sie es nicht tun? Wenn Elektronen ganz dreist sind können sie auch hindurchfliegen.
Stell dir erstmal die frage, was Elektronen sind und vorallem wie die größen und massen verhältnisse sind. Und dann stell dir die Frage was ein Atom ist. wenn du die Fragen beantworten kannst, weißt du den rest auch.
A.T. schrieb: > Wieso können sie dann nicht auf einen Atomkern fallen? Können sie doch. Siehe Neutronenstern.
> Dort kommt es auch vor, > das sie keine Energie emitieren. Aber das sowas wird eigentlich auch im > Physikunterricht besprochen. Je nach Lehrer.
A.T. schrieb: > Elektronen sind aber "Gebilde", die sich sogar leicht vom Atom lösen > können und dann z.B. als Strom umherwandern können. > Wieso können sie dann nicht auf einen Atomkern fallen? Ganz so einfach ist das leider nicht. Elektronen sind insbesondere Gebilde, die durch ihre Geringen Abmessungen und vergleichsweise hohe Energie den Gesetzen der Quantenmechanik (QM) stark unterworfen sind. Klassische Mechanik ist in diesen Größenordnungen nur sehr begrenzt anwendbar! Einerseits erklärt die QM die Bewegung eines Elektrons im elektrischen Potential eines Atomkerns sehr gut andererseits gibt die QM zusammen mit der Festkörperphysik ein gutes Modell ab, warum sich Elektronen in elektrischen Leitern so toll bewegen können. Der Grund für die Bewegungsfähigkeit der Elektronen ist einerseits darin zu sehen, dass die in einem Festkörper (Metallgitter) sehr regelmäßig angeordneten Atomrümpfe ein Gesamtpotential bilden, in dem sich Elektronen sehr frei bewegen können. Weiterhin sind die Energieniveaus in Festkörpern in Bändern organisiert ("Verschmieren" der diskreten Energieniveaus in einzelnen Atomen). Die Bereiche innerhalb der Bänder können von Elektronen belegt werden, die zwischen den Bändern sind verboten. Ist ein Band voll, so kann ein Elektron nur Beschleunigt werden, wenn die zugeführte Energie ausreicht, um das Elektron in das Nächste Band zu befördern (dies ist in Isolatoren und i.d.R. in Halbleitern der Fall). Auch die Beschleunigung von e- bedeutet ein Zuführen von Energie - meistens eher nicht in der Größenordnung der Bandlücke. Isolatoren (und auch Halbleiter) leiten daher nicht so gut. In Metallen ist das Valenzband (höchstenergetisches Band) nicht voll besetzt. Einem e- kann daher - in einem gewissen Rahmen - ein beliebiger Energiebetrag zugeführt werden. Daraus resultiert die Bewegungsfähigkeit von e- in Leitern. (Ich hoffe, das war jetzt einigermaßen verständlich, QM und Halbleiterphysik lassen sich leider nicht "mal schnell" abhandeln)
> Elektronen sind aber "Gebilde", die sich sogar leicht vom Atom lösen > können und dann z.B. als Strom umherwandern können. Je nach Modell sind es "Gebilde". In anderen Modellen sind Elektronen eine Form von Energie. Die "Kunst" besteht darin, das für den jeweiligen Fall passende Modell zu betrachten. Dabei wird jedes Modell seine Schwächen und Widersprüche haben, weil jedes Modell nur vereinfacht irgendwelche Wirkungen beschreibt und mit der tatsächlichen Realität in der Natur nichts zu tun hat.
> ... und mit der tatsächlichen Realität in der Natur nichts zu tun hat.
Wenn du weißt, dass das Modell nicht mit der (tatsächlichen) Realität
übereinstimmt - warum orientierst du dich denn nicht gleich an der
(tatsächlichen) Realität? Wozu noch das Modell?
Weil sich dir tatsächliche Realität nicht greifen lässt, in diesem falle. Es müssen also Modelle herangezogen werden um der Realität nahe zu kommen.
> Wenn du weißt, dass das Modell nicht mit der (tatsächlichen) Realität > übereinstimmt - warum orientierst du dich denn nicht gleich an der > (tatsächlichen) Realität? Wozu noch das Modell? Weil niemand die (tatsächlichen) Realität kennt und weil es sonst zu kompliziert würde. Du nimmst ja auch nicht für jede Betrachtung das komplizierteste und genauste Modell eines Transistors um einen Verstärker zu dimensionieren, wohlwissend, dass kein einziges Transistormodell irgendetwas mit der Realität zu tun hat.
Aber wie Paul C. schon schrieb, fällt die Betrachtung der Elektronenbewegung ind den bereich der Quantenphysik. Auf ZDF oder ARD gibt es eine schöne sendung mit prof Harald Lesch. Der erklärt das sehr gut. Unteranderem unter dem Titel "was ist null" (jedenfalls mein ich mich zu erinnern). Am besten mal unter dem Namen und dem prof bei YouTube suchen.
> Weil niemand die (tatsächlichen) Realität kennt und weil es sonst zu > kompliziert würde. 1. Frage: Woher weiß ich, dass die (tatsächlichen) Realität nicht bekannt ist? 2. Frage: Kannst du ein Beispiel anführen für "weil es sonst zu > kompliziert würde"?
Neu eine kleine Anmerkung Paul C. schrieb Einerseits erklärt die QM die Bewegung eines Elektrons im elektrischen Potential eines Atomkerns sehr gut ..... Können wir uns einigen, dass die QM die Bewegung des Elektrons gut BESCHREIBT - aber nicht ERKLÄRT. Genau das ist doch das Problem. Wir können feststellen was das Elektron / Atom macht - aber nicht warum es das macht. Die QM liefert eine Beschreibung des Verhaltens. SO weit ich das verstanden habe aber keine Erklärung warum es das macht.
> 2. Frage: Kannst du ein Beispiel anführen für "weil es sonst zu >> kompliziert würde"? Weil ein Elektron nicht nur mit dem dazugehörigen Atomkern in Wechselwirkung steht sondern auch mit anderen Kernen, Elektronen und "freien" Teilchen. Demzufolge ist die exakte Bahn nie zu bestimmen.
NurEinGast schrieb: > Genau das ist doch das Problem. Wir können feststellen was das Elektron > / Atom macht - aber nicht warum es das macht. Die QM liefert eine > Beschreibung des Verhaltens. SO weit ich das verstanden habe aber keine > Erklärung warum es das macht. Neben der QM liefern auch alle anderen Atommodelle die Beschreibung des Verhaltens. Meine Eingangsfragen zielten aber dahin, warum Elektronen im Atom sich so verhalten, wie sie sich verhalten. Eine Antwort konnte ich aus allen Beiträgen (es sind sehr gute dabei) leider bisher nicht herauslesen.
Sie verhalten sich deswegen so, weil wir durch unsere Modelle eine bestmögliche Beschreibung Situation gefunden haben. Real werden sie sich sicher anders verhalten. Aber unsere modellhafte Beschreibung des Verhaltens kommt der Realität nahe. Eine genau Realität können wir nicht abbilden, denn wie ich schon schrieb, interagieren die Elektronen mit der umgebung. Sogar die Beobachtung an sich beinflusst das ergebniss. Schlagwort Kopenhagener Deutung und Dekohärenz. Die Wechselwirkung des Elektrons mit "allem" macht eine genaue Erklärung nicht möglich.
A.T. schrieb: > Meine Eingangsfragen zielten aber dahin, warum Elektronen im > Atom sich so verhalten, wie sie sich verhalten. Beim planetenähnlichen Modell wird garnichts zu erkären sein, weil es zu einfach gestrickt ist. Es ist letztendlich ein ausgedachtes Modell was bspw. von Bohr auch nur unter den (auch ausgedachten) 3 bedingungen richtig ist. Wikipedia[... Das Atom hat bestimmte stationäre Zustände verschiedener Energie, für die die Gesetze der klassischen Mechanik gelten. Für den Wechsel von einem dieser Zustände in einen anderen gelten sie nicht...] Es muss also ein Modell her, was die Sache genauer erklärt. Teilchen -> Welle [Aufenthaltswahrscheinlichekit]
Die Antworten auf das WARUM lauteten - Kein Ahnung. Wir wissen es nicht. Wir wissen was sie tun - nicht wirklich warum. Z.B Auf die Frage warum sich das Elektron um den Kern nur in bestimmten "Bahnen" bewegen darf gibt das so Vorstellungen wie z.B. : Ein Elektron ist (auch) eine Welle. Das Elektron kann sich nur in Bereichen um den Kern herum aufhalten, in dem eine stehende Welle möglich ist. Kleinerer Abstand -> Welle würde mit sich selbst interferieren und zusammenbrechen. ... Das würde etwas erklären - ist aber auch nur eine Annahme; ein Modell.
Hier mal ein Link zur Erklärung der Überlagerung der Ereignisse und warum wir Probleme haben genau soetwas zu beschreiben. http://www.quanten.de/pdf/schroedingers_katze.pdf Der Teil wo es um Microskopische objekte geht ist dabei Interessant, der rest ist Gedankenspiel.
Übrigens - Die Physik liefert meist eine Beschreibung des Verhaltens von Dingen. Das "warum" erklärt sie oft nicht. Warum fällt der Apfel vom Baum ? Das wird erklärt mit Massenanziehung. Warum ziehen sich Massen an ? Das gab es die Gravitationsfelder. Wird halt als eine Urkonstante gesehen. Ein Graviton hat noch keiner in der Hand gehalten. Oder die Raumkrümmung. Aber "warum" eine Masse den Raum krümmt ???? Es gibt verdammt viele "Konstanten" und "Gesetze" in der Physik. In der Schule denken wir immer, dass der Physiklerer uns absolute Wahrheiten erzählt und dass er weiss warum alles so ist. Dem ist nicht so. Wir schauen die Welt an und versuchen zu verstehen. Da wir den wirklichen Grund noch nicht herausgefunden haben, versuchen wir zu verstehen, in dem wir Beschreiben nach welchen Regelmäsigkeiten sich die Dinge verhalten. Diese Regeln und Gesetze können wir finden. Warum die Dinge sich an diese Gesetze halten, das ist sehr sehr oft nicht bekannt. Auch Herr Newton hat uns nichts "erklärt". Er hat uns gezeigt was die Äpfel tun und wie sie es tun. Nicht warum sie es tun.
Mit der Frage warum sie nicht hineinstürzen und es stabile Atome gibt, stellst du die genau die gleiche Frage wie Herr Bohr vor einigen Jahren. Denn eigentlich müsste ein geladenes Teilchen auf einer Kreisbahn Energie abstrahlen und solange Energie verlieren bis es in den Atomkern stürzt. Aber aus den Boabachtungen lässt sich ja folgern, das es Bahnen (Orbitale) gibt auf denen sich die Elektronen verlustfrei bewegen, denn sonst müsste ja jeder Stoff früher oder später zerfallen bzw. sich selbst ionisieren, was aber nicht so ist. Anscheinend ist das Bohrsche Modell falsch. Also kommt man zum Schalenmodell. Hier wird das Atom nicht als Teilchen angesehen sodnern als Welle. Die Elektronen haben keinen wirklichen Aufenthaltsort sondern nur Zonen wo sie mit höherer oder niedriger Wahrscheinlichkeit sind. Diese Zohnen sindeine Lösung der Wellenfunkktion (bzw. Schrödingergleichung). Wie und ob überhaupt sich die Elektronen in diesen Zonen bewegen ist nicht klar, falls sich sie bewegen tun sie es iregndwie so, dass sie keine Energie verbrauchen. Du siehst also hier ist vieles noch nicht geklährt. Das ist ist so, weil das nur Modelle sind, damit unser dummer Verstand sich irgendwie vorstellen kann was da vor sich geht. Ob es in Wirklichkeit so ist, weiß nieeeeeeeeeeeemand, und wird vermutlich auch niemals jemand wissen, denn Nachforschungen in dieser Größenordnung können nurnoch stochastisch erfolgen. Du kannst kein Mikroskop bauen, das dir einzelne Elektronen und ihre Bewegung auflöst, denn schon Störungen durch die immer vorhandene Strahlung aus All und Erde sind um riesige Größenordnungen größer. Wenn du also wissen willst was da wirklich vor sich geht muss du dich schon auf Atomgröße schrumpfen und nachsehen. Wenn du dann wieder groß bist, sag und bitte was da los ist. Die ewige Anerkennugn der gesammten Welt, mehrere Preise (Nobelpreis usw.) sind dir sicher. Auch werden bestimmt Schulen Straßen und öffentliche Einrichtungen nach dir Benannt.
Mech-Ing schrieb: > Ob es in Wirklichkeit so ist, weiß nieeeeeeeeeeeemand, und wird > vermutlich auch niemals jemand wissen, denn Nachforschungen in dieser > Größenordnung können nurnoch stochastisch erfolgen. Der Clou dürfte sein, dass wir auf das "vermutlich" verzichten können. Die Aussage ist ja die, dass wir es grundsätzlich mit Wahrscheinlichkeiten zu tun haben.
> Wenn du also wissen willst was da wirklich vor sich geht muss du dich > schon auf Atomgröße schrumpfen und nachsehen. Wenn du dann wieder groß > bist, sag und bitte was da los ist. Die ewige Anerkennugn der gesammten > Welt, mehrere Preise (Nobelpreis usw.) sind dir sicher. Auch werden > bestimmt Schulen Straßen und öffentliche Einrichtungen nach dir Benannt. Tja laut der Quantenphysik geht das nicht. Mit dem Nachschauen beiflusst er das Ergebniss. Damit ist eine Ortsmessung angefangen, die als Resultat einen feste Ortsbestimmung hat. Somit ist das Elektron in den Teilchenzustand übergegangen und besitzt kein Wellenverhalten mehr. ;-) ist aber auch lästig dieser Wellen Teilchen Dualismus. Macht einem alles kaputt :-D.
Bastian schrieb: > Tja laut der Quantenphysik geht das nicht. Mit dem Nachschauen beiflusst > er das Ergebniss. Damit ist eine Ortsmessung angefangen, die als > Resultat einen feste Ortsbestimmung hat. Somit ist das Elektron in den > Teilchenzustand übergegangen und besitzt kein Wellenverhalten mehr. ;-) > ist aber auch lästig dieser Wellen Teilchen Dualismus. Macht einem alles > kaputt :-D. Naja er selbst ist aber nun auch ein Teilchen, das der Quantenphysik unterliegt. Misst er den Ort in seinem Bezugssystem ist der Ort noch lange nicht bestimmt, da er selbst keinen festen Ort besitzt. Wenn er Pech hat kann er auch auf einmal selbst in Interferenz mit den Elektronen geraten :D
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Ich denke langsam wirds Zeit fürs Offtopic. Da können zwar weniger Leute mitdiskutieren doch bin ich auf die Meinugn bestimmter Offtopic Trolle gespannt.
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