Ist die Geschwindigkeit von Elektronen in Atomen in allen Atomen oder Clustern/Gruppen/einzelnen Elementen gleich, und wenn sie in irgendeinem Atom gleich ist, ist diese Geschwindigkeit konstant?
Quantenmechanisch gebundene Teilchen (wie Elektronen in einem Atom oder Molekül) haben keinen genau definierten Impuls. 1 Was sie haben, ist eine gut definierte Impulsverteilung. Dies ist einer der Gründe, warum wir sagen, dass Elektronen in "Orbitalen" und nicht in "Bahnen" gebunden sind.
Diese Verteilung ist die gleiche für das Orbital um die gleiche Art von Atom (oder in der gleichen Art von Molekül). Für Atome, die schwerer als Helium sind, gibt es sogar im Grundzustand mehr als eine Art besetzter Orbitale im Atom. Es stimmt also nicht , dass jedes Elektron im Atom die gleiche Impulsverteilung hat. 2 Alle Einsen in Kohlenstoffelektronen haben die gleiche Verteilung. Alle 1p-Elektronen im Kohlenstoff haben die gleiche Verteilung, aber eine andere als die 1s-Elektronen. Die 1s-Elektronen im Sauerstoff haben eine andere Verteilung als die 1s-Elektronen im Kohlenstoff. Usw.
Molekülorbitale unterscheiden sich von Atomorbitalen.
1 Physiker sprechen in diesem Zusammenhang normalerweise von Impuls anstelle von Geschwindigkeit, aber da fast alle diese Geschwindigkeiten viel niedriger als die Lichtgeschwindigkeit bleiben, können wir die beiden Ideen verbinden .
2 Ich habe so geredet, als ob Sie Elektronen voneinander unterscheiden könnten, aber in Wirklichkeit können Sie das nicht, also gibt es Raum für einiges Säumen und Nachdenken über die Art und Weise, wie ich dies schreibe. Die Verteilungen sind dem Zustand und nicht dem Teilchen zugeordnet.
Nein, die Geschwindigkeit ist nicht von Atom zu Atom gleich. Elektronen, die dem Kern hochgeladener Kerne am nächsten sind, bewegen sich am schnellsten.
Im vereinfachten Bohr-Modell eines Einzelelektronenatoms (H, He+, Li2+...) ist die Geschwindigkeit proportional zur Ladung des Kerns.
Infolgedessen sind relativistische Effekte in schweren Atomen viel ausgeprägter.