Wo sind die Elektronen?
Durch das Reiben hat sich der Luftballon aufgeladen. Eine solche Aufladung entsteht, wenn man Elektronen von einem Gegenstand abstreift oder auf ihn überträgt. Die Elektronen gehören zu den verschiedenen Bausteinen, aus denen die Atome zusammengesetzt sind.
Die Frage: Wo vermutest du die Elektronen, wenn man sie so leicht entfernen kann?
4 Antworten
An der Stelle, an denen zu wenig Elektronen durch die Reibung vorhanden sind haben wir nun einen Elektronenmangel, während an der anderen Stelle nun ein Elektronenüberschuss herrscht. Das heißt dort befinden sich im Stoff mehr Elektronen als dort eigentlich sein dürften. Die abstoßenden Kräfte der anderen Elektronen drücken sozusagen die überschüssigen Elektronen weg (Gleichnamige Ladungen stoßen sich ab) allerdings können die Elektronen nirgendwo hin. Deshalb bleibt dieses Energieniveau solange bestehen, bis sich die Ladungen wieder ausgleichen können, denn Ladungen haben immer das Bestreben sich auszugleichen also sodass genauso viel psotive wie negative Ladung vorhanden ist Beispiel eine positiven Ladung also +1 und eine negative Ladung -1 die gesamtladung ist dann -1+1=0
Wenn die Gesamtladung einer Fläche nicht 0 ist, dann heißt es, dass diese Fläche entweder positiv oder negativ geladen ist also befinden sich dort zu viele oder zu wenig negative Ladungsträger, da wir nur diese bewegen können. Die Protonen kriegst du ohne weiteres nicht aus dem Atomkern. Es sind also immer die Elektronen die irgendwo zu viel oder zu wenig vorhanden sind, wenn etwas positiv oder negativ geladen ist. Wenn etwas positiv oder negativ geladen ist, dann heißt es zwangsläufig auch, dass nach außen eine elektrische Kraft wirkt. Es entsteht ein sogenanntes elektrisches Kraftfeld das elektrische Feld je nach dem ob es positiv oder negativ geladen ist werden dadurch je nach dem wie dieses Feld wirkt Ladungsträger angezogen oder abgestoßen bzw in ihrer Bewegung beeinflusst.
Allgemein gilt, dass die Ursache eines elektrischen Feldes die Anwesenheit von Ladungen ist. Das heißt die TATSACHE, dass sich irgendwo ein Elektron befindet sorgt dafür, dass von diesen Elektron in alle Richtungen radial ein elektrisches Feld ausgeht. Wenn dieses elektrische Feld beginnt zu rotieren sich also dreht, dann kommen wir auf ein magnetisches Feld, denn die Rotation eines elektrischen Feldes führt zu einer Rotation des magnetischen Feld. ein magnetisches Feld ist im Prinzip anderes als ein sich rotierendes elektrisches Feld. Daher hängen elektrische Felder und magnetische Felder eng zusammen nur ein sich rotierendes elektrisches Feld kann ein magnetisches Feld hervorrufen und umgekehrt. Ohne elektrische Felder keine Magnetfelder.
Ein Atom besteht im Kern aus Protonen und Neutronen die dem Atom hauptsächlich seine Eigenschaft und seine Masse verleit. Die Anzahl der Protonen bestimmt also um welches Element es sich handelt. Die Anzahl der Protonen und Neutronen zusammen bestimmt hauptsächlich die Masse also wie schwer das Atom ist. Ein Wasserstoff Atom besitzt z.b. nur ein Proton Kupfer hat 29 usw. Das heißt sobald ein Atom 29 Protonen besitzt handelt es sich um ein Kupferatom hat es dagegen nur 1 Proton, dann ist es zwangsläufig auch ein Wasserstoffatom.
Ein Atom des gleichen Elementes z.b. Kohlenstoff mit 6 Protonen muss aber nicht die gleiche Anzahl an Neutronen besitzen. Die Anzahl der Neutronen kann sich unterscheiden. Man unterteilt dieses Element dann also nochmal in Isotope. Fast alle Kohlenstoffatome haben auch genau 6 Neutronen aber eben nur fast alle. Es gibt ein paar Kohlenstoffatome die gerne aus der Reihe tanzen wollen und z.b. 7 oder 8 Neutronen besitzen und damit auch schwerer sind. Man sagt also, das Kohlenstoff in der Natur in 3 Isotopen vorkommt. Also 3 verschiedene Kohlenstoff atome die sich nur in der Anzahl der Neutronen unterscheiden. Für die Atome gibt es auch eine Kurzschreibweise. Man addiert dazu einfach die Anzahl der Protonen und Neutronen und schreibt sie beim Element dazu
Also bei 6 Protonen und 6 Neutronen währe es ein C12 Isotop bei 6 Protonen und 7 Neutronen C13 und bei 6 Protonen und 8 Neutronen C14.
Die Neutronen sind elektrisch Neutral. Es wirkt von ihnen nach außen also keine elektrischen Kräfte. Das Proton dagegen ist positiv geladen. Die Elektronen befinden sich auf eine Art Orbit um den Atomkern herum die als Schalen bezeichnet werden je nach dem wie viele Protonen das Atom hat können es unterschiedlich viele Anzahlen von Schalen sein. Aber warum eigentlich? Warum gibt es nicht für alle Elektronen nur eine Schale?
Das würde dort ganz schon eng werden auf dauer und du weißt ja Elektronen mögen einander überhaupt nicht, sie stoßen sich ja ab weil sie gleichnamig sind. Auf der 1. Schale passen nicht so viele drauf wie auf der 2 Schale weil die 1. Schale näher am Atomkern dran ist als die 2. und dadurch weniger Platz bietet. Da alle Elektronen ein und die selbe Ladung besitzen nämlich 1,602*10^-19 Coulomb kann man berechnen, wie viele Elektronen auf einer Schale platz haben und man bekommt ein Verhältnis heraus, mit dem sich rechnen lässt. auf der 1. Schale passen nach dem Schalenmodell 2 Elektronen, dann muss zwangsläufig eine weitere Schale dazu und dort passen maximal 8 auf die darauf folgende 18 usw.
Die Äußerste Schale wird Valenzschale genannt auf ihnen befinden sich daher die Valenzelektronen. Im Idealfall ist JEDES Element elektrisch Neutral, das heißt die Anzahl der Elektronen ist = der Anzahl der Protonen im Kern.
Wird ein Elektron mit Energie angeregt, kann dieser Kurz zeitig von seiner Bahn auf eine nächst höhere Bahn springen. Verliert seine Energie allerdings nach kurzer Zeit wieder und fällt auf die Alte Bahn zurück. Die Abgegebene Energie gibt das Elektron dann als eine elektromagnetische Welle einer ganz bestimmten Frequenz ab man spricht hier von den kleinsten Paketen der elektomagnetischen Welle und bezeichnet diesen als Photon. Diesen Vorgang nennt man Quantensprung. Sprung einfach deshalb weil er von einer Bahn auf die nächste springt den raum dazwischen aber seltsamerweise nicht durchquert, so als währe das Elektron nie woanders gewesen.
Macht man das ganze mit dem Valenzelektron gibt es keine höhere Schale mehr. Das Elektron bewegt sich nun frei, man spricht dann von freien Ladungsträger. Diese sind für den elektrischen Strom wichtig aber auch für die elektrostatische Aufladung.
Na schau dir doch mal den schematischen Aufbau eines Atoms an, dann wirst du relativ schnell drauf kommen
Guck dir das bohrische Atommodell an. Die Valenzelektronen sind in der äußersten Schale eines Atoms und sie sorgen für eine Reaktion
Naja stell dir ein Atom mal so vor wie es im Bohrschen Atommodell aussieht.
Ist es glaubst du wahrscheinlicher, dass ein Elektron aus der äußersten Schale das Atom verlässt, oder dass ein Elektron aus einer inneren Schale das Atom verlässt, oder ists egal?