Warum gehen Elektronen nicht "verloren"?

Laut Quantenmechanik hängt die Existenz eines Elektrons an einem Ort von der Wellenfunktion ab, die uns wiederum die Wahrscheinlichkeit gibt, dass sich dort ein Elektron befindet. Und für einige besondere Orte, wie Knoten in einem Atom, sinkt die Wahrscheinlichkeit, ein Elektron zu finden, auf Null. Aber an jedem anderen möglichen Punkt im ganzen Universum gibt es eine Wahrscheinlichkeit ungleich Null, ein Elektron zu finden. Das ist, was ich weiß (korrigiert mich, wenn ich falsch liege).

Das ist jetzt meine Frage. Nehmen wir an, ein Elektron ist so weit weg gewandert, dass es jetzt dem Kern eines anderen Atoms näher ist als dem Kern seines ursprünglichen Atoms. Woher weiß nun das Elektron, zu welchem ​​Atom es ursprünglich gehörte? Und bei so vielen Elektronen, die uns umgeben, sollte dieser Prozess der Vermischung von Elektronen von einem Atom zum anderen ziemlich spontan geschehen. Aber soweit ich weiß, sehen wir nicht oft, wie sich Elektronen von einem Atom zum anderen bewegen. Ja, es gibt Fälle von Bildung und Leitung von Ionenbindungen, bei denen eine scheinbare Bewegung und Übertragung von Elektronen stattfindet, aber warum nicht überall?

Und die Auswirkungen des "Verlorengehens" von Elektronen sind drastisch. Elektronische Konfigurationen von Atomen würden keine Rolle mehr spielen. Fast die gesamte Materie um uns herum würde ionisiert werden und auch (hoffentlich) schöne und farbenfrohe Linienspektren emittieren. Aber in Wirklichkeit gibt es keine dieser Fantasien. Warum?

Antworten (1)

  1. Quantenteilchen sind nicht zu unterscheiden. Sie können die Elektronen nicht "beschriften". Ein Zustand, in dem zwei Elektronen ausgetauscht werden, ist also derselbe Zustand wie der ursprüngliche.

  2. Die Wahrscheinlichkeit, dass sich ein Elektron sehr weit vom Kern entfernt befindet, ist sehr gering.

  3. Um die Wahrscheinlichkeit zu berechnen, mit der ein Elektron von einem Atom zu einem anderen Atom "springt", müssen Sie die Wellenfunktion für das gesamte System (mit zwei oder mehr Atomen) verwenden. Wenn Sie es lösen, können Sie die Wahrscheinlichkeit für einen Elektronentransfer finden. Wenn die beiden Atome einen viel größeren Abstand haben als die typischen chemischen Bindungen, ist diese Wahrscheinlichkeit sehr gering.

Zusammenfassend ist der Grund, warum wir nicht sehen, dass Elektronen "verloren gehen", die sehr geringe Wahrscheinlichkeit, dass ein solches Ereignis eintritt.

Danke für die Antwort!! Aber in Ihrem ersten Punkt sagten Sie, dass "Quantenteilchen nicht zu unterscheiden sind". Aber sie können von ihrem Spin unterschieden werden. Was ist auch, wenn ein Elektron mit positivem Spin ( + 1 2 ) in ein Atom eindringt, wo alle diesem wandernden Elektron entsprechenden Quantenzahlen bereits einem anderen Elektron zugeordnet sind. Verstößt es dann nicht gegen das Pauli-Ausschlussprinzip?
Wie gesagt, Sie müssen in diesem Fall die Wellenfunktion des gesamten Systems (beider Atome) verwenden. Es wird keinen Eigenzustand geben, der das Ausschlussprinzip verletzt, daher ist die Wahrscheinlichkeit, dass ein solches Ereignis eintritt, 0.
Ich denke, ich werde die eigentliche mathematische Behandlung für einen anderen Tag weglassen, da ich im Moment nicht wirklich viel von Quantenmechanik weiß. Ich schätze Ihre Hilfe. Danke nochmal!
Man muss Mathe nicht können, um es zu verstehen. Wenn Sie ein einzelnes Atom betrachten, erhalten Sie nach der Berechnung eine Wahrscheinlichkeit P1, um das Elektron an der Position X zu finden, 1 km vom Kern entfernt. Dies setzt voraus, dass Ihr Atom allein im Universum ist, deshalb besteht Ihr System aus einem einzigen Atom. Wenn Sie zwei Atome haben, wobei sich das zweite bei X befindet, haben Sie eine andere Wellenfunktion, und wenn Sie sie lösen, erhalten Sie eine andere Wahrscheinlichkeit P2, Ihr Elektron im entfernten Atom zu finden. Die Wahrscheinlichkeit, in diesem Atom zwei Elektronen im gleichen Zustand zu finden, wird in Übereinstimmung mit Pauli 0 sein.
Ich verstehe!! Ihr Kommentar räumt meine Zweifel aus, die ich Sie in den Kommentaren gefragt habe. Jetzt verstehe ich den Irrtum in meiner Behauptung der Verletzung des Ausschlussprinzips. Danke.
Warum gehen Elektronen nicht "verloren"?
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