Warum fällt das Elektron nicht ins Kern?

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4 Antworten

Nach dem Sonnensystem-Modell von 1911, demzufolge der Atomkern die Rolle einer Art Sonne spielt und die Elektronen in wie Planeten umrunden, müsste das Atom zu einer Art hertzschen Dipol werden ständig elektromagnetische Strahlung abstrahlen und Energie verlieren, so dass das Elektron tatsächlich in den Kern stürzt.

Im Falle von Planeten, die Sonne umrunden, geschieht Ähnliches nicht, weil die von ihnen abgestrahlten Gravitationswellen nicht ins Gewicht fallen.

Niels Bohr postulierte daraufhin eine vorläufige Lösung für dieses Problem, indem er adhoc Annahmen, dass es bestimmte strahlungsfreie Bahnen für Elektronen in einem Atom gebe.

Eine wirklich befriedigende Erklärung lieferten erst de Broglie (1924) und Schrödinger (1926). Sie fasst du jetzt mit einem Wellencharakter aller Teilchen, insbesondere auch das Elektrons.

Kurz gesagt, ein Elektron stürzt deshalb nicht in den Kern, weil es in diesem engen Potentialtrichter, den der Kern verursacht, eine stehende Welle bilden muss, und das funktioniert nur mit ganz bestimmten Energien, wobei es hier keine Untergrenze gibt.

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Nach der klassischen Mechanik bzw. Elektrodynamik müßte das Elektron wirklich in den Kern fallen. 

Aber Elektronen sind eben nicht klassisch, sondern man braucht die Quanten­mechanik dafür. Und in der QM sind Elektronen ausgedehnte Wellen, die sich nicht auf einen Punkt (Kern) konzentrieren lassen.

Eine folkloristische Erklärung könnte so aussehen: In der QM gilt Ort–Impuls-Unschärfe. Wenn der Ort sehr genau bestimmt ist, wird der Impuls sehr ungenau definiert. Um das Elektron in den Kern „fallen“ zu lassen, müßte es nachher „im Kern“ sein, also räumlich sehr genau lokali­siert sein. Damit müßte der Impuls (und daher auch die kineti­sche Energie) sehr hoch sein, aber das Elektron kann sich ja nicht sehr schnell bewegen, wenn es auf einen Ort fest­genagelt ist. Das ist also ein Wider­spruch, und daher machen Elektronen das nicht: Statt hinein­zufallen, bleiben sie weit vom Kern weg.

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Für dich als Laie: Wenn ein Elektron nicht in seiner bestimmten Bahn um den Atomkern kreist und zu Nahe ist, springt es auf ein neues Energieniveau und gibt damit Energie ab. Deswegen ist dieser Zustand nicht 'stabil'.

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Nein, das hat auf keinen Fall etwas mit Fliehkraft zu tun! Um das zu verstehen muss man sich ein wenig mit der Quantenphysik auseinandersetzten. Wie genau das funktioniert weiß ich leider auch nicht und hab grade keine Zeit nachzusehen, aber Google mal deine Frage und such nach Antworten wo etwas von Quantenphysik steht

Hoffe ich konnte ein wenig helfen :)

Gruß Tobi

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Kommentar von PWolff
13.06.2016, 22:38

Stimmt.

Um ein (quantenmechanisches) Teilchen auf einen bestimmten Raum zu begrenzen, braucht man Energie, und zwar umso mehr, je enger der Raum. Diese Energie erzeugt die Kraft, die die Elektronen vom Kern fernhält.

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Kommentar von ThomasJNewton
13.06.2016, 23:04

Trotz allem gibt es aber auch das Korrespondenzprinzip.

Bei großen Abständen wird das Bild mit den Umlaufbahnen durchaus richtig.

Und ein Elektron im innersten Orbital ist immer noch milliardenfach so groß wie ein Atomkern.

Ein Elektron wird also nie "im" Atomkern gehalten, außer in Neutronensternen, aber das ist ein ganz anderes Kapitel.

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