Warum bestimmt die Menge an Protonen, wie Materie ist?

Meine Frage mag verworren klingen, aber mein Verstand dreht sich gerade, also entschuldige ich mich im Voraus.

Warum ist es, wenn ich ein Proton und ein Elektron habe, Wasserstoff, ein klares brennbares Gas, und wenn ich sage, zwölf, ist es Kohlenstoff, die treibende Kraft des Lebens, wie wir es kennen, und dann landen wir bei 239 und wir haben Uran ein radioaktives Element.

Wie wirkt sich die Menge an Protonen darauf aus, was Materie sein wird? Warum macht die Menge dieser Partikeldinger auf magische Weise ein Ding Luft und ein anderes Cyanid?

Wenn ich einen Kiesel habe, ist es ein Kiesel, wenn ich 13 habe, sind es nur mehr von den gleichen Kieseln. Was unterscheidet Protonen?

Entschuldigung, dass dies so kompliziert ist, jede Antwort ist willkommen

Es ist eine nette Frage. Die Antwort ist nicht einfach, das kann ich Ihnen sagen.
Eine der besten Fragen, die ich je gesehen habe. Es ist als klare Gedankenkette angelegt.

Antworten (4)

Lange Antwort: Irgendein Chemie-Lehrbuch.

Kurze Antwort: Die Anzahl der Elektronen eines Atoms ist gleich der Anzahl der Protonen im Atomkern. Diese Anzahl von Elektronen (identisch mit der Positionsnummer in PSE!) definiert die gesamte Chemie dieses Atoms.

Richtig: kurz, klar, richtig. Die chemischen und stofflichen Eigenschaften des Materials sind nur durch die Anordnung der Elektronen gegeben und diese werden nur durch die elektrischen Felder beeinflusst, die nur von der Anzahl der Protonen abhängen. Chemische, biologische und "mechanische" Eigenschaften des Materials hängen also nur von der Anzahl der Protonen ab - deshalb verwenden wir für Isotope mit gleichem Z das gleiche Wort zB "Uran". Die Anzahl der Neutronen ist nur für nukleare Eigenschaften und Prozesse von Bedeutung .
@Lubos, Danke für die Blumen :=) Ich versuche kurz und klar zu schreiben, aber es gelingt mir nicht immer. :=(

Ihre tägliche Erfahrung der materiellen Welt wird von der Chemie bestimmt. Dies ist gewissermaßen die Wissenschaft von Atomen und Atomgruppen.

Dinge wie Härte, Farbe, Toxizität und andere werden alle weitgehend durch das Zusammenspiel von Atomen bestimmt. Insbesondere die äußere Hülle der Atome, die Elektronen. Offensichtlich sind die Details, warum Element oder Verbindung A härter oder weicher als Verbindung B ist, unglaublich vielfältig und kompliziert.

Typischerweise ist die Anzahl der Elektronen gleich der Anzahl der Protonen (aber nicht immer!), da Atome gerne elektrisch neutral sind und daher für jedes positive Proton ein negatives Elektron am Atom haften bleibt. Daraus können wir also sehen, dass die Anzahl der Protonen indirekt das Verhalten eines Atoms über die Anzahl der Elektronen beeinflusst ...

Das Proton ist gewissermaßen ein Ablenkungsmanöver. Nur die Gesamtladung des Kerns (die zufällig die Anzahl der Protonen in bestimmten Einheiten ist) ist wichtig, um das Atom elektrisch neutral zu halten. Die detaillierte Struktur innerhalb des Kerns (wie die Tatsache, dass er aus Protonen und Neutronen besteht) ist für die Chemie nicht relevant. Sie sollten stattdessen nach der Anzahl der Elektronen fragen .

Schwere und leichte Analoga von Wasserstoff loten die Grenzen der Quantenchemie aus

Um das ultraleichte Isotop herzustellen, tauschten die Wissenschaftler das Proton gegen ein positiv geladenes Myon aus, das nur 11 % der Masse eines Protons hat. Und um ultraschweren Wasserstoff herzustellen, ersetzten sie eines der Elektronen in einem Heliumatom durch ein negatives Myon.

Die Forscher testeten das Verhalten dieser neuen Atome in einer chemischen Reaktion namens Wasserstoffaustausch, bei der ein einsames Wasserstoffatom ein anderes aus einem zweiatomigen Wasserstoffmolekül herausreißt – so ziemlich die einfachste denkbare chemische Reaktion. In einem Artikel in Science1 berichten sie, dass sich sowohl die schmächtigen als auch die aufgeblähten Wasserstoffatome genau so verhalten, wie es die Quantentheorie vorhersagt.

Warum bestimmt die Menge an Protonen, wie Materie ist?
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