Das Elektron eines Wasserstoffatoms umkreist mit 2.200 km pro Sekunde den Kern. Ist die Geschwindigkeit festgelegt und wodurch?
Oder kann so ein Elektron auch langsamer werden?
2 Antworten
Die Aussage ist strikt falsch: Das Elektron umkreist den Kern nicht, zumindest wenn die Quantenmechanik nicht völlig falsch liegt (und dafür gibt es keinen Anhaltspunkt). Im Gegenteil, es bewegt sich sogar überhaupt nicht, weil in der Quantenmechanik stabile Zustände dadurch gekennzeichnet sind, daß sie sich zeitlich eben nicht verändern.
Bizarrerweise hat das Elektron aber eine kinetische Energie, die für das Elektron im H-Atom genau so groß ist wie seine Bindungsenergie. Die Bindungsenergie des Elektrons im H-Atom ist 13.6 eV = 2.2⋅10⁻¹⁸ J.
Wenn man diese kinetische Energie mit der (nicht-quantenmechanischen und daher nicht zutreffenden) Formel E=½mv² in eine (unsinnige) Geschwindigkeit umrechnet, dann kommt man tatsächlich auf 2200 km/s. Aber diese Zahl sagt nichts Reales aus, weil Du eine in diesem Kontext falsche Formel verwendet hast — sie ist genauso sinnlos, wie wenn Du den Nährwert von 100 g Schokolade mit der Formel E=mc² berechnen wolltest.
Die Frage ist absolut nicht bescheuert. Bei der Quantenmechanik streiken eben die Vorstellungskräfte der allermeisten klassisch-physikalisch geprägten Menschen. So auch meine. Ich kann mir auch nicht vorstellen, dass ein massebehaftetes Objekt von A nach B kommen kann, ohne sich entlang dieser Strecke mit einer definierten Geschwindigkeit zu bewegen. Im Bereich der Quantenobjekte ist es offenbar anders. Da sind die Dinge nicht heute hier und morgen da (Hannes Wader), sondern heute hier und heute da.
Das mit der bildlichen Vorstellung ist schwierig. In dr Schule wirst Du irgendwann Orbitale kennenlernen: Die sind gerade noch bildlich handhabbar, können viel mehr als das Bohr’sche Modell aber sind auch nicht der Weisheit letzter Schluß: Viele chemische Phänomene kann man damit reproduzieren, andere nicht, und Zahlen ausrechnen geht schon gar nicht.
Wenn man besser werden will, wird es sehr bald sehr kompliziert.
... Nährwert von 100 g Schokolade mit der Formel E=mc² berechnen wolltest.
Der Nährwert der Schweizer Vollmilchschokolade wird nach alter Confiserie-Tradition nämlich nach E = h * ν berechnet, wobei ν die Verzehrsfrequenz ist. ;-)
Dabei ist h wohl die Helvetische Schokoladenwirkungskonstante.
Bizarrerweise hat das Elektron aber eine kinetische Energie, die für das Elektron im H-Atom genau so groß ist wie seine Bindungsenergie.
Ist die Bezeichnung dieser Energie als "kinetische" Energie nicht Teil eben der falschen prä-quantenphysikalischen Erklärtradition?
nein. natürlich gibt es auch in der quantenmechanik eine kinetische energie, nämlich p^2/2m.
Es gibt das Korrespondenzprinzip. Klar ist das Elektron eines H-Atoms eine dreidimensioonale stehende Welle, und das Orbital ist für mich als Chemiker nicht die Aufenthaltswahrscheinlichkeit eines punktförmigen Elektrons, es ist das Elektron, oder ein gefülltes Orbital.
In der xtausendfachen Schale ist das Elektron aber nur eine Punktladung, die nach den Gesetzen der klassischen Elektrizitätslehre um ein Proton kreist. Da mache ich mir keine Gedanken, dass das Orbital dann xtausend-minus-eins Knotenflächen hat, oder die Hauptqunantenzahl xtausend.
Das geht alles nahtlos ineinander über, denn das Grundprinzip ist das selbe, wir Menschen können es aber nur anhand von Beispielen aus dem Alltag verstehen, Wellen und Teilchen eben.
Wenn du den verlinkten Wikipedia-Beitrag nicht verstehst, ergeht es dir so wie mir. Aber mir erscheint es wichtiger, zu wissen, was man nicht weiß oder versteht. Alles kann man ohnehin nicht wissen oder verstehen.
Danke. Wußt' ich's doch, dass meine Frage bescheuert ist! Das Bohr'sche Atommodell ist so schön und ich konnte die Elektronenschalen richtig gut bestücken. Kann man sich irgendwie quantenmechanische Zustände, wenigstens ein bißchen, bildlich vorstellen?