Warum hat eine Elektronenhülle, die weiter vom Kern entfernt ist, ein höheres Energieniveau?

Nutzung elektrischer potentieller Energie v = 1 4 π ε 0 Q 1 Q 2 r , ein Teilchen, das weiter vom Kern entfernt ist, hat eine geringere Energie.

Unter Verwendung des Coulombschen Gesetzes erfährt ein Teilchen, das weiter vom Kern entfernt ist, eine schwächere Anziehung, daher wird weniger Energie benötigt, um die Umlaufbahn aufrechtzuerhalten ⋆ um diese E-Schale im Vergleich zu einer Elektronenschale näher am Kern, daher sollte die näher am Kern angeblich eine höhere Energie haben.

⋆ Ich weiß in der Realität e − kreist nicht um ein Atom, aber seine Position existiert als Wahrscheinlichkeitsdichte oder radiale Wahrscheinlichkeitsfunktion.

Da ich es eilig habe, gebe ich Ihnen nur einen Tipp: Was ist das Vorzeichen von Q1? Q2? Welche Auswirkung hat das auf Ihre Argumentation, dass die potentielle Energie mit zunehmendem r abnimmt?
Berücksichtigen Sie außerdem nicht die absoluten Größenordnungen , dies führt nur zu Verwirrung. Sie sollten den Unterschied in PE zwischen zwei Positionen berücksichtigen ...
Aha ja! Okay, jetzt verstehe ich es besser. Ja, ein Elektron benötigt keine Energie, um eine Umlaufbahn beizubehalten, da die Beschleunigung senkrecht zur Bewegungsrichtung ist. Das Entfernen von e- von einem Atom oder das Überführen auf ein höheres Energieniveau erfordert Energie. Ich habe meinen Denkfehler erkannt. Was ist mit dem Konzept, warum Elektronenhüllen mit höherer Hauptquantenzahl ein höheres Energieniveau haben?

Antworten (4)

Die potentielle Energie, die in einem System mit zwei ähnlichen Ladungen gespeichert ist, nimmt mit abnehmendem Abstand zwischen ihnen zu. Während bei einem System mit zwei unterschiedlichen Ladungen die potenzielle Energie mit abnehmender Entfernung abnimmt (bedeutet, dass potenzielle Energie freigesetzt wird, wenn sie sich nähern), was zu einer Zunahme der Anziehung führt.

In der von Ihnen angegebenen Gleichung ist die potentielle Energie im Kern-Elektronen-System negativ . Dies bedeutet, dass die potentielle Energie des Systems freigesetzt wird und somit eine Anziehung des Kerns mit dem Elektron anzeigt (so erreichen sie Stabilität).

Daher wird in einem System, das aus einem weit vom Kern entfernten Elektron besteht, eine hohe potenzielle Energie gespeichert, was darauf hinweist, dass es über eine ausreichende potenzielle Energie verfügt, die die Anziehungskräfte überwinden kann (bedeutet, dass die Anziehungskräfte zwischen dem Elektron und dem Kern geringer sind). Dies bedeutet, dass die potenzielle Energie, die von einem weit vom Kern entfernten Elektron freigesetzt wird, sehr gering ist. Daher sind die äußersten Elektronen weniger stabil.

Für ein Elektron sehr nahe am Kern ist die potentielle Energie minimal, was bedeutet, dass das System aus Kern und einem näheren Elektron den größten Teil seiner potentiellen Energie freisetzt (so dass das System jetzt eine geringere potentielle Energie hat), um eine erhöhte Anziehungskraft zu haben Kraft, was wiederum maximaler Stabilität entspricht.

Daher ist eine große Energiemenge erforderlich, um ein Elektron aus einer innersten Schale zu befreien, anstatt ein Elektron aus der äußersten Schale zu befreien . Deshalb sagen wir, dass das Elektron in der äußersten Schale eine höhere (potenzielle) Energie hat als die innersten Schalen. Es wird also weniger Energie benötigt, um das Elektron aus der äußersten Schale zu befreien.

<Für ein Elektron in unmittelbarer Nähe des Kerns ist die potentielle Energie minimal> Ich konnte die Aussage nicht verstehen, da die potentielle Energie eines Teilchens die Energiemenge ist, die in ihm aufgrund des Vorhandenseins eines Feldes gespeichert ist, dh des Kernladungsfelds und sein Wert ist größer, wenn Sie näher herangehen.
Die potentielle Energie ist negativ bedeutet, dass die Energie freigesetzt wird. Mehr Anziehungskraft entspricht weniger potentieller Energie.
Wenn das Elektron in der Nähe des Kerns hochenergetisch ist, ist es instabil. Potentielle Energie wird im System gespeichert. Aber die Energie ist negativ. Je weiter Sie sich vom Kern entfernen, desto weniger negativ wird die potentielle Energie sein. Was ist größer – weniger negativ oder negativer?
Das Potential der positiven Ladung wird durch das Vorhandensein einer negativen Ladung verringert. So wird die im System gespeicherte potentielle Energie freigesetzt. Wenn sich zwei gleiche Ladungen nähern, muss am System gearbeitet werden, was als potentielle Energie des Systems hinzugefügt wird. Bei zwei ungleichen Ladungen wird vom System selbst Arbeit verrichtet, die einer Abnahme der im System gespeicherten potentiellen Energie entspricht. Die potenzielle Energie ist also für zwei unterschiedliche Ladungen minimal, während sie für zwei gleiche Ladungen maximal ist
Ich denke, die Energie, die ein Teilchen an ein System bindet, lässt sich am besten anhand der Energie beurteilen, die eine Agentur benötigt, um den Körper in einen ungebundenen Zustand zu versetzen, und das ist der springende Punkt – die Zustände, die näher an einem Kern liegen, sind so, dass Sie brauchen mehr Energie, um das Teilchen freizubekommen – es ist also ein höher gebundener Zustand.
Offensichtlich wird die Energie, die erforderlich ist, um ein Elektron aus seiner Hülle zu befreien, durch die Energie des Elektrons bestimmt, das diese Hülle besetzt. Da die innerste Schale weniger potenzielle Energie hat, war viel Energie erforderlich, um das Elektron aus der inneren Umlaufbahn zu brechen
Ein Elektron in der äußersten Schale ist weniger an den Kern gebunden. Damit das Elektron der nuklearen Bindungskraft entkommt, ist also nur weniger Energie erforderlich. Das heißt, ein Elektron, das die äußerste Schale besetzt, zeichnet sich durch eine hohe Energie aus. Es ist also sehr wenig Energie erforderlich, um das Elektron von den Anziehungskräften des Kerns aufzubrechen.

Die Energie in einem Level n wird von gegeben

E = − Z 2 R E n 2
wo R E ist die Rydberg-Energie ( R E = 13.6 e v ).

Daher größer n bedeutet niedrigere Energie (im absoluten Wert), dh das Elektron ist weniger gebunden.

Okay wow, das stimmt. Ich stimme mit Ihnen ein. Danke für deine Antwort! Allerdings gibt es einen Aspekt, den ich nicht verstehe. In der Chemie hat die Elektronenhülle höherer Hauptquantenzahl höhere Energieniveaus !!! .
@DeDay beide Dinge sind wahr. Höhere Quantenzahlen haben eine höhere Energie, und höhere Quantenzahlen haben einen niedrigeren absoluten Energiewert. „Absolutwert der Energie“ ist jedoch eine bedeutungslose Größe, weshalb sie wahrscheinlich die Tatsache betonen, dass höhere Quantenzahlen eine höhere Energie haben.
Es wäre sehr schön zu erklären, was alle Symbole bedeuten (Z fehlt) und was die Bedeutung von Rydbergs Energie ist. Ziemlich einfach, aber würde die Antwort wahrscheinlich wesentlich informativer machen, wenn ein wenig Kontext hinzugefügt würde.
Ich altere mit luk32. Ich kann die obige Gleichung hier nicht finden ( en.m.wikipedia.org/wiki/Rydberg_constant ), aber es gelingt mir, eine ähnliche Gleichung zu finden. Ich frage mich auch, was z ist. Ich vermute die Protonenzahl.
Aber gibt es nicht mehr Energie für dasselbe n aber größer l auch ? was verursacht das?

Durch E=−Z^2RE/n2 wobei RE die Rydberg-Energie ist Wenn n zunimmt, wird EPE weniger –ve (dh mehr +ve) , was ein höheres Energieniveau anzeigt

Oder

EPE = 1/4πε( Qproton Qe-) /r, Wenn r zunimmt, wird EPE weniger -ve (dh mehr +ve) , was ein höheres Energieniveau anzeigt

Danke an alle, die geholfen haben!

Durch E=−Z^2RE/n2, wobei RE die Rydberg-Energie ist. Wenn n zunimmt, wird EPE weniger –ve (dh mehr +ve) , was ein höheres Energieniveau anzeigt<

Oder

EPE = 1/4πε( Qproton Qe-) /r, Wenn r zunimmt, wird EPE weniger -ve (dh mehr +ve) , was ein höheres Energieniveau anzeigt<

Danke an alle, die geholfen haben!<

Ich bin anderer Meinung als die obige Erklärung des Autors @ De Day:

Die höchste von einem Elektron erworbene Energie befindet sich an der K-Schale, und die Energie nimmt langsam ab, wenn man sich zu den L-, M-, N-Schalen bewegt.

Die Bestätigung ist, dass die Energie, die zum Herausnehmen eines K-Schalen-Elektrons erforderlich ist, am höchsten ist, und bei der Röntgenemission schlagen die Hochgeschwindigkeits-Kathodenelektronen K-Schalen-Elektronen aus und benötigen etwa 20-25 keV Energie.

Daher möchte ich hinzufügen, dass die Energieniveaus, die dem Kern am nächsten sind, am höchsten sind und die obige Behauptung des Autors nicht korrekt ist.

Darüber hinaus führt, wenn ein Elektron der K-Schale ausgeschlagen und eine Leerstelle erzeugt wird, jeder Übergang von LM ... -Niveaus zu Emissionslinien mit der niedrigsten Wellenlänge und den charakteristischen Linien der Röntgenstrahlen mit der höchsten Frequenz . Dieses Energiepaket enthält die Differenz der Energieniveaus des Atoms. die Größe dieser Energie legt auch nahe, dass E(K)-E(m)= h. Frequenz . ist am größten.

Ich denke, die Verwirrung besteht darin, dass die Gesamtenergie der gebundenen Zustände die Summe aus KE und PE ist und die Gesamtenergie für gebundene Zustände negativ sein muss und am höchsten ist, wenn man sich der Kernladung + ze nähert.

Wenn man nur an die potentielle Energie denkt, muss man bedenken, dass das nukleare Ladungsfeld Arbeit am Elektron geleistet hat, um es auf einen Schalenradius zu bringen, und diese Arbeit am höchsten ist, wenn man näher herangeht.

Der Test besteht darin, Energie zu liefern, um ein K-Elektron herauszuziehen, und der Wert der Energie, die zum Extrahieren benötigt wird, ist wieder größer als L, M, ... und andere Schalenelektronen.

Wenn das der Fall ist, warum geht dann ein angeregtes Elektron in einen höheren Energiezustand? Wenn zum Beispiel ein Elektron in der K-Schale angeregt wird, geht es in die L-Schale? Die experimentelle Begründung, die Sie angegeben haben, ist wahr, aber die Begründung ist schlecht.
<warum ein angeregtes Elektron in einen höheren Energiezustand übergeht>
Lesen Sie etwas über Atomphysik, Elektrodynamik, Quantenmechanik usw. Es wird helfen
<warum ein angeregtes Elektron in einen höheren Energiezustand übergeht>@unnikrishnan geht das Elektron, wenn es Energie absorbiert, in höhere Schalen mit höheren n-Werten, nicht mit höherer Energie, da diese Bewegung es näher an das Kontinuum bringt. Die tiefsten Energieniveaus sind das K-Niveau – Sie befinden sich in einem Potenzialbrunnen und je tiefer Sie gehen, desto mehr negative Energiewerte erreichen Sie. Gesunder Menschenverstand – -10 EV ist tiefer als -5 EV. wie in +ve-Richtung hat man höhere Werte, ebenso hat man in -ve-Richtung höhere Werte bis -unendlich.
-10 eV ist weniger als -5 eV
Ich bin wirklich sehr verwirrt. Warum also sind Elektronenhüllen, die weiter vom Kern entfernt sind, auf einem höheren Energieniveau?
Übrigens ist diese Argumentation falsch, ein E-Näher zum Kern hat eine niedrigere (potenzielle) Energie, daher wird mehr Energie benötigt, um es zu befreien. Ein e- weiter vom Kern entfernt hat eine höhere (potenzielle) Energie, deshalb wird weniger Energie benötigt, um es freizusetzen.
(Ich weiß, dass e- näher am Kern eine höhere Geschwindigkeit und damit kinetische Energie hat als ein e- weiter vom Kern entfernt, aber ich bin mir nicht sicher, wie ich diese Tatsache in Einklang bringen soll.)
Hoffentlich gibt es eine vereinheitlichende Antwort auf dieses Thema
Ich denke, das Bohr-Modell und Sommerfields elliptisches Orbit-Modell des Atoms wurde auf klassischer mechanischer Basis aufgebaut, sehr ähnlich der Planetenbewegung unter Gravitation mit einem Reiter der Quantisierung von Energie und Impulsen. Die Energieniveaus sind die Darstellung der Gesamtenergie in einem Diagramm wobei die gebundenen Zustände natürlicherweise unterhalb des Nullwertes auftreten. Dadurch steigen die Energien langsam in Richtung negativerer Werte - das bedeutet nicht, dass sie negative Energiezustände sind. Das -Zeichen sagt Ihnen nur, dass seine gebundenen und bindenden Energien des k-Niveaus größer sind als die oberen Pegel in der Nähe des Nullwertes.
Warum hat eine Elektronenhülle, die weiter vom Kern entfernt ist, ein höheres Energieniveau?
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