Wieso "fallen" Elektronen nicht in den Atomkern?

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Eine einfache aber falsche Erklärung wäre: Genau aus dem gleichen Grund wie die Erde nicht in die Sonne fällt oder der Mond nicht auf die Erde, obwohl sie sich gravitativ anziehen.

Ist aber leider nicht so einfach, weil ein beschleunigtes Elektron Bremsstrahlung abstrahlen, dadurch Energie verlieren und doch wieder in den Kern fallen sollte. Dass es das nicht tut ist klassisch nicht zu verstehen, man braucht die Quantenmechanik. Eigentlich war diese Beobachtung genau das, was Bohr zu den Anfängen der Quantenmechanik verholfen hat.

DerGlueckliche, gib ihm den Stern!

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Sehr schön zusammengefasst. Wobei die "falsche", planetenartige Erklärung, auf der das Rutherfordsche/Bohrsche Atommodell aufbaut, immernoch in der Mittelstufe unterrichtet wird, und das aus gutem Grund. Es ist historisch und didaktisch ein gutes Modell, sich den Sachverhalt vorzustellen. Schülern früh etwas von Quantensuppe zu erzählen, die sie gar nicht richtig verstehen können, hilft ihnen nicht weiter.

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@Bernte

Hier kann ich Bernte nur zustimmen!

Nicht nur im Fall des Bohrschen/Rutherfordschen Atommodell sondern noch einigen anderen Inhalten habe ich mich zu Studienbeginn geärgergt, dass ich anscheinend nur falsche Dinge gelernt habe und danach erst verstanden, wie sinnvoll das eigentlich war =)

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@eisn89

Ich weiß nicht, Physik wird immer erst falsch gelehrt und alle finden das ok, aber vielleicht kommt ja unsere Abneigung gegenüber Quantenmechanik genau daher, dass wir jahrelang klassische Erklärungen gelernt haben? Vielleicht wäre ja die Quantenmechanik eine ganz intuitive und natürliche Theorie für jemanden, der sie als allererste Theorie lernt? :)

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@PhotonX

Auch ein interessanter Gedankengang!

Allerdings denke ich da auch eher wie Bernte, dass Schüler damit überordert wären. Die Geschichten mit den "Ärmchen der kugelförmigen Atome" schafft meiner Meinung nach eine zwar falsche Grundlage, bietet durch das einfache Verständnis des stark vereinfachten Sachverhalts aber eine gute Basis um dann einzelne Aspekte später durch etwas kompliziertere, dafür aber korrekte Fakten und Vorstellungen zu ersetzen.

Die Einbettung bzw. Substitution von neuen Inhalten in einen bestehenden Kontext fand ich jedenfalls immer deutlich angenehmer und leichter als etwas fundamental neues zu lernen. Gerade wenn es um Quantenmechanik geht.

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@Bernte

Das Bohr'sche Atommodell ist ja nicht "falsch". Es ist nunmal ein Modell und Modelle sind immer nur dazu geeignet bestimmte Phänomene zu veranschaulichen, während andere Vorgänge nicht dargestellt werden können.

Ich finde es (wie du ja auch) sinnvoll, dass das Bohr'sche Atommodell gelehrt wird, denn damit kann man z.B. gut die Bindungen in Molekülen veranschaulichen (was ja in der Schule sehr wichtig ist).

In der Schule wird kaum über Quantenmechanik gesprochen (was auch gut so ist); daher braucht auch kein Schüler ein kompliziertes Atommodell, das quantenmechanische Vorgänge veranschaulicht.

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Hallo DerGlueckliche!

Du stellst eine Frage, die Dir vor knapp 100 Jahren kein Physikprofessor auf dem Planeten hätte beantworten können. Denn im Bild der klassischen Physik sollte genau das passieren, was Du beschreibst.

Auch die Annahme des Bohrschen Atommodells, bei dem sich die Elektronen auf konkreten Bahnen um den Kern bewegen half nichts. Man errechnete schnell, dass die Elektronen auch in dieser Modellvorstellung Energie verlieren müssten - mit dem Ergebnis, dass sie in den Kern spiralen.

Die Lösung ist leider etwas kompliziert. Sie liegt letztlich im Welle-Teilchen-Dualismus. Das Elektron ist einfach kein Teilchen im klassischen Sinne, sondern etwas, das es in der Welt der "normal großen Dinge", die wir kennen, nicht gibt: Das Elektron ist immer gleichzeitig auch eine Welle.

Und das Atom versteht man eben nur im sogenannten Wellenbild. Das Elektron ist im Atom nur als eine stehende Welle zu verstehen. Stelle Dir eine an 3 Stellen eingespannte schwingende Saite vor: an den beiden Enden und in der Mitte. Wenn diese Saite schwingt ergibt sich eine stehende Welle, die in der Mitte keine Auslenkung hat. Diese Auslenkung entspricht in diesem Bild der Aufenthaltswahrscheinlichkeit des Elektrons an dieser Stelle. In der Mitte (im Atomkern) hat das Elektron so die Aufenthaltswahrscheinlichkeit Null, ebenso außerhalb des Atoms. Dazwischen kann sich das Elektron einer bestimmenten Aufenthaltswahrscheinlichkeitsverteilung (langes Wort) gemäß aufhalten. Andere Energieniveaus sind dann Oberschwingungen.

Also: Nur im Wellenbild versteht man das Atom. Dieses kommt wiederum aus der Quantenmechanik, so dass wir also ins Modell gesteckt haben, dass Energie nur gequantelt übertragen wird und die Welt des Allerkleinsten fundamental unscharf ist.

Wenn Du etwas mehr Zeit investierst: Hier erklärt es Harald Lesch sehr schön, allerdings in einem einstündigen Vortrag:

http://www.youtube.com/watch?v=sGcmBA4x_tc

Grüße

Das kann man nicht so einfach erklären. Elektronen sind keine kleinen Kugeln und Atomkerne auch nicht. Alle mechanischen Modelle sind daher falsch oder bestenfalls anls primitives Modell tauglich.

Die Elektronen haben jedoch im Atom eine gehörige Portion Energie, welche es ihnen erlaubt auf Abstand zu bleiben. Die Anziehungskraft zwischen Kern und Elektron hält diese aber fest zusammen. Die Energie der Elektronen ist dabei nicht bei allen Elektronen eines Atoms gleich. Es gibt eine ganze Reihe von Energiestufen. Diese Energiestufen werden auch als Schalen bezeichnet. Dieser Begriff ist aber nicht sehr gut gewählt, spricht aber bildlich orientierte Vorstellungen an.

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