Atom-Partikel-Beziehungen

Ich studiere Landwirtschaft und wir lernen tonnenweise Chemie, und obwohl ich die Prüfungen abgelegt habe, habe ich immer noch starke Zweifel an Atomen.

Aufgrund meiner Studien würde ich sagen, dass Elektronen sehr kleine Energiebehälter sind, die zwischen einem Minimum und einem Maximum solcher Energie enthalten können, je nachdem, wie viel Energie sie absorbieren und abgeben. Meine Frage ist, welche Kraft wirkt, um das Elektron davon abzuhalten, mit den Protonen im Kern zu kollidieren? Und wie halten Elektronen mit niedrigerer Energie die Elektronen mit höherer Energie außerhalb des Atomstrahls? Sollten Elektronen mit höherer Energie nicht mehr unter der Anziehungskraft des Kerns leiden?

Ich interessiere mich für ein qualitatives Verständnis, ich würde mich freuen, wenn mir das jemand einigermaßen gut erklären kann, da es mir trotz der zahlreichen Videos und Professorengespräche immer noch nicht klar ist.

Ich sollte hinzufügen, dass "Ich würde sagen, Elektronen sind sehr kleine Energiebehälter, die zwischen einem Minimum und einem Maximum solcher Energie enthalten können, je nachdem, wie viel Energie sie absorbieren und emittieren", wahrscheinlich gut genug ist, um einige grundlegende Chemie zu verstehen Klassen, es ist fast völlig falsch und Sie sollten es schnell aufgeben. Ein Elektron ist eine Einheit mit wohldefinierter Masse und Ladung (und Spin- und Lepton-Quantenzahl), die der Quantenmechanik gehorcht (echte Quantenmechanik, denken Sie hier nicht an das Bohr-Modell, es war vom ersten Tag an falsch).
Ja, Sir, Sie haben diese Fragen beantwortet, aber ich kann mir noch kein Bild davon machen. Ich suche nach einer rein intuitiven Betrachtungsweise dieser Zusammenhänge. Ich weiß, dass Elektronen trotz ihrer Wellen-Materie-Dualität ein Wellenverhalten haben, also stelle ich mir eine Wolke vor, in der sich maximal zwei Elektronen bewegen. Natürlich können wir die Position des Elektrons nicht kennen, denn was wir davon wissen müssen, ist Wellenlänge und Frequenz, nicht ein Punkt. Proton verhält sich meiner Meinung nach ähnlich, hat aber meines Wissens eine entgegengesetzte Ladung, daher kann ich nicht verstehen, warum sie nicht kollidieren. Ich suche nach einem Bild, nicht nach Gleichungen.
Sie müssen an eine ziemlich merkwürdige Art von nichtlinearem Wellenphänomen denken, das Schwingungen bei bestimmten (sehr hohen) Frequenzen aufweist. Das sind die elementaren "Teilchen". Diese Schwingungen können sich in sekundären Strukturen anordnen, die Kerne und Atome genannt werden und unterschiedliche (niedrigere) eigene Schwingungsfrequenzen haben. Diese Atome bilden dann Moleküle mit noch niedrigeren Schwingungsfrequenzen und diese können dann Festkörper mit sehr niedrigen Schwingungsfrequenzen bilden. Wir lehren es normalerweise nicht auf diese Weise, weil es ziemlich nutzlos ist, aber das ist es, was wirklich passiert, "intuitiv" gesprochen.
Ok @CuriousOne du hast verstanden was ich meinte. Können Sie etwas tiefer gehen und mir erklären, wie sich dies auf die Beziehung zwischen Protonen und Elektronen auswirkt? Ich gebe Ihnen die richtige Antwort, wenn Sie mich dazu bringen können, mir das vorzustellen
Der Grund, warum ich sagte, dass dieses Bild ziemlich nutzlos ist, ist genau der Grund, warum niemand es verwendet. Wir können damit nichts berechnen und deshalb lehren wir die ganze Theorie, die das quantitativ macht. Wer wissen will, wie Atome "funktionieren", muss nicht-relativistische Quantenmechanik lernen. Daran führt einfach kein Weg vorbei.
@CuriousOne Ja, das verstehe ich, aber Sir, ich weiß über das ΔH, das elektromagnetische Spektrum usw. Bescheid. Ich weiß, dass dies die Dinge sind, die wir uns ansehen würden, um mit Reaktionen zwischen Atomen und Molekülen innerhalb ihres Säure- oder Basenverhaltens umzugehen. Aber diese Frage wurde nicht zu Zwecken des Nutzens gestellt, ich war nur neugierig darauf, ein klares qualitatives Bild der Mikrowelt in ihrer tiefsten Schicht zu haben, anstatt bloßer Werte, und ich verstehe, dass es kein einfaches ist.
Wenn Sie ein qualitatives Bild der mikroskopischen Welt auf ihrer tiefsten Ebene haben wollen, müssen Sie, fürchte ich, obendrein die Quantenfeldtheorie studieren. Mal ehrlich, irgendwann klingt die Frage faul... man will die Belohnung, aber die Arbeit nicht machen.

Antworten (2)

Sie haben Pech, denn die Mikrowelt der Elektronen, Kerne, Atome und Moleküle wird seit über hundert Jahren mit mathematischen Modellen untersucht und ist nicht offen für handschwenkende Hypothesen der Art: Ich würde sagen, Elektronen sind sehr kleine Energiebehälter, die können zwischen einem Minimum und einem Maximum solcher Energie enthalten, je nachdem, wie viel Energie sie absorbieren und abgeben

Meine Frage ist, welche Kraft wirkt, um das Elektron davon abzuhalten, mit den Protonen im Kern zu kollidieren?

Dies war eine der grundlegenden Fragen, die zuerst das Bohr-Modell des Atoms und dann die Schrödinger-Gleichung formulierten, die zur Theorie der Quantenmechanik führte. .

Anstatt dass das Elektron kontinuierlich auf den Kern fällt, zeigten Experimente, dass ein diskretes Spektrum erhalten wurde , mit einem Grundzustand, in dem das Elektron ein stabiles Orbital hat.

Und wie halten Elektronen mit niedrigerer Energie die Elektronen mit höherer Energie außerhalb des Atomstrahls? Sollten Elektronen mit höherer Energie nicht mehr unter der Anziehungskraft des Kerns leiden?

Elektronen in den höher quantisierten Zuständen kaskadieren in den Grundzustand und setzen Energie als Photonen frei.

Das elektrische Potential des Kerns, das in der Schrödinger-Gleichung verwendet wird, liefert Lösungen, deren komplexes konjugiertes Quadrat die Wahrscheinlichkeit dafür angibt, dass sich das Elektron auf einer bestimmten Umlaufbahn befindet . Je näher am Kern, desto mehr Energie wird benötigt, um das Elektron zu befreien, und diese Energie muss quantisiert werden.

Die Quantenmechanik muss mathematisch studiert werden, um sie wirklich zu verstehen. Das Bohr-Modell des Wasserstoffatoms ist für den Anfang nützlich, aber die Schrödinger-Gleichung ist das eigentliche quantenmechanische Modell.

Ja, das verstehe ich, und es ist gut genug als Antwort. Ich habe Elektronen diese Bezeichnung „Behälter“ gegeben, weil ich an den höheren Energiezustand dachte, den sie zum Beispiel durch Wärmeabsorption erreichen. Ich war nur an einem bloßen Bild interessiert. Was ich nicht wirklich verstanden habe, ist, warum das Elektron, das sich irgendwo in der Elektronenwolke bewegt, das Proton im Kern nicht trifft. Das ist es

Ich habe die gesuchte Antwort in Chemistry SE gefunden

Wie Sie sehen können, ist es gar nicht so unmöglich, sich ein Bild davon zu machen, was Sie berechnen.

https://chemistry.stackexchange.com/questions/51568/what-is-the-reason-why-protons-and-electrons-do-not-collide/51576#51576

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