Molekül > Atom > Atomkern > Neutron > Quark > Meson > ?

@Sunburst226

Sunburst226 schrieb:Diese Atome bestehen aus einer Hülle aus Elektronen

Erkläre doch mal bitte das Orbitalmodell.

@Iix
Ich persönlich befasse mich sehr gerne mit dem Thema, muss aber zugeben nicht ultimativ gut darin zu sein. Finde das Thema aber sehr interessant, und will nach meiner Ausbildung am liebsten das Hobby zum Beruf machen.

Also man kann im groben sagen das das up und down quark andere Masse und Ladung haben. Dazu haben sie auch noch einen "Isospin". Sie sind im Prizip das Gegenstück zu den jeweiligen teilchen (strange - Charme, Up - Down), sind aber nicht Teilchen und Antiteilchen.

Die Strange- Quarks bilden für uns nicht wirklich relevante Teilchen wie z.B. Lambda- Baryonen die eine andere Zusammenstellung haben, wie zum Beispiel "Up Up Strange" oder "Down Down Strange". Was diese Teilchen für uns Interessant macht weiß ich im Moment nicht aus dem Kopf, da müsste ich nachschlagen.

Mesonen bestehen aus Antitquark und Quark, haben mittlere Masse und sind nur extrem kurzlebig wegen dem Annihilieren der beiden Teilchen.

Ich kriege Weihnachten ein Buch über Quantenchromodynamik, frag mich danach nochmal, vielleicht weiß ich dann noch mehr :D

@Rumpelstil
Also die Elektronen auf den Quantenbahnen können nicht einfach nur irgendwo hin und herschwirren, weil sie auf Grund der Gravitation und der Elektrischen Ladungen in den Atmokern hineinstürzen würden.
Es kam die Idee von bestimmten "Quantenbahnen" die den Elektronen erlaubt, ohne Energieverlust um den Atomkern herumzuschwirren, und somit nicht in den Atomkern zu stürzen.
Das sind die in der Chemie bekannten "Hüllen".

@Sunburst226
Ja, aber das ist immer noch das Hüllenmodell (Borh'sche Atommodell).
Mich interessiert es wie man am besten das Orbitalatommodell beschreibt.
Ich muss gestehen dass ich es ohne Mathematik nicht kann, deshalb frage ich ja..

@Iix
Kannst mich gerne noch mal in paar Jahren fragen, dann hab ich Studiert.

@mr.j
Du willst das auch studieren? :D Nice (Y)

Außerdem war das ein Scherz, mein Beitrag sagte ja schon bereits voraus das ich das nur als Hobby betreibe.

@Rumpelstil

Also wie ich das jetzt auffasse soll ich dir jetzt die Mathematischen Gleichungen dafür sagen? :D
Sry, bin ein bisschen neben der Spur.

Also wenn du die Quantenbahn (=n) ausrechnen willst, musst ein ganzzähliges Vielfaches des Planckschen Wirkungsquantums (=h)bei heraus kommen.

Du brauchst den Umfang der Kreisbahn (=2*Pi*r ; normale Gleichung um den Umfang eines Kreises auszurechnen), und den Impuls des Elektrons (m * v ; m = Masse, v = Geschwindigkeit)

Das bedeutet n * h = 2 * Pi * r * m * v | / h
(durch h) n = 2 * Pi * r * m * v / h

Warum nur eine bestimmte Anzahl an Elektronen in eine Quantenbahn können, entscheiden einige Komponenten wie Spin, Quantenzahl, Magnetischer Moment usw.

Hoffentlich verstehst du was ich mein, und umgekehrt :D

Es tut mir leid, das ich meine Antworten jetzt nicht gut oder ausführlich genug beschreiben kann, Grund sind gegebene Umstände und das nötiges Hintergrundwissen fehlt.

@Sunburst226

Sunburst226 schrieb:Also wie ich das jetzt auffasse soll ich dir jetzt die Mathematischen Gleichungen dafür sagen?

Nee, eben nicht. :D Das wäre mit der Schrödingergleichung getan..

@Sunburst226
@Iix
Ok ich probiere es mal:

Das Orbitalmodell ist ein mathematisches Konstrukt dass wir haben um die Elektronenaufenthaltswahrscheinlichkeit anzugeben. Elektronen laufen nicht in Hüllen umher, sondern können sich überall im Orbital aufhalten. Oft sieht man in Büchern dass die Orbitale Hantelförmig oder Doppelhantelförmig sind das ist aber nur die Vereinfachung des Modells. Die Hantelform bedeutet dass sich das Elektron mit der Aufenthaltswahrscheinlichkeit von 90% darin irgendwo bzw überall dort befindet. Jetzt kommt die Schwerigkeit in der erklärung des Modells:
Ein Elektron kann sich durchaus auch außerhalb des Orbitals befinden, denn die Aufenthaltswahrscheinlichkeit für einen belibigen Ort im Universum geht zwar gegen null wird aber nie null sein. So kommt es dass das Elektron des Wasserstoffatoms des Wassermoleküls im Wasserglas bei dir auf dem Tisch irgendwo zwischen Jupiter und Alpha Centauri sein kann oder sogar am Ende des Universums (wo auch immer es sein soll). Das ist ein echtes Problem, gerade für ein Wasserstoffatom der eh nur ein Elektron hat, die Erfahrung hat aber gezeigt das die Schrödingergleichung (die gleichung die eben den wahrscheinlichen Aufenthaltsort des Elektrons beschreibt) ziemlich gut ist.
Besser kann ich es in Wörten nicht bescheiben.

@Rumpelstil
Nice :) :D

@Sunburst226
Echt? Versteht man das so gut?

@Sunburst226
@Iix

Die Orbitale eines (Wasserstoff-)Atoms kann man errechnen wenn man Lösungen der dreidimensionalen Schrödingergleichung sucht.


Dies ist die zeitunabhängige SChrödingergleichung, da die gesuchte Wellenfunktion Ψ des Elektrons nur vom Ort abhängt, nicht aber von der Zeit t. ∇² = Δ ist der Laplace-Operator. Das bedeutet einfach das dei gesuchte Funktion Ψ zweimal nach x ,y und z abgeleitet wird.

Matehamtisch heißt das einfach ΔΨ = ∂Ψ/ ∂x² + ∂Ψ/ ∂y² + ∂Ψ/ ∂z². IM eindimensionalen Fall ist der Laplaceoperator einfach eine zweimalige Ableitung einer Ortsfunktion Ψ nach x.

Wenn man die Funktion Ψ quadriert erhält man die Aufenthaltswahrscheinlichkeiten eines Elektrons abhängig vom Ort. E ist der zugehörige Energieeigenwert. V ist das Potential in dem sich ein Elektron bewegt. Dies ist im allgemeinen bekannt, beim Wasserstoff wird eine Punktladung angenommen deren Coulombpotential mit 1/r² abfällt. Für einfachere Problemstellung wird anfangs oft auch ein Rechteckpotential angenommen.

Man hat also eine lineare partielle Differentialgleichung zweiter Ordnung die analytisch gelöst werden kann.

Siehe auch:
Wikipedia: Wasserstoffatom#L.C3.B6sung der Schr.C3.B6dinger-Gleichung .28Wasserstoffproblem.29
Wikipedia: Orbitalmodell#Quantentheorie

oder:
http://www.zum.de/Faecher/Materialien/beck/chemkurs/cs11-8.htm

Einen Wechsel vom Grundzustand in den nächsthöheren Zustand zeigt diese Animation:
DEr rote Pfeil symoblisiert ein einlaufendes Photon das absorbiert wird. Der Energieeintrag ändert den Energieigenwert E des Elektrons und seine Wellenfunktion wird verändert. Es wird z.B. vom 1s-Orbital in das 2p₀-Orbital angeregt. Der angeregte Zustand des Elektrons regt sich wieder ab unter der Emmission eines Photons. Dabei "fällt" das Elektron wieder in den Grundzustand, das 1s-Orbital zurück

http://www.mikomma.de/fh/hydrod/h71.html
http://www.mikomma.de/orbitals/orbitalb.htm
(empfehlenswerte Seite)

Die Stärke des Orbitalmodell das erhalten wird mithilfe der Schrödingergleichung, gegenüber dem Bohrschen Atommodell ist das wesentlich mehr Erklärungen gegeben werden können. Unter anderem z.B. chemische Verbindungen.

Ich habe das jetzt so verstanden, dass Quasi ein Elektron von irgendeinem Atom irgendwo sein kann?
Und die sind dann mit den multidimensionalen Strings verbunden?

@Rumpelstil
Klar kann das Elektron aus dem Atom "raustunneln", wie du es schon beschrieben hast. Aber wirklich außerhalb befinden tut sich das Elektron nur dann, wenn es außerhalb detektiert wird.

Das ist genau so, als würde man einen Materiestrahl gegen ein Stufenpotential laufen lassen, wobei die Energie des Strahls nicht ausreicht, das Potential zu überwinden. Die Materiewelle der Teilchen setzt sich als e^-x Funktion in dem Potential fort, doch werden alle Teilchen reflektiert, solange man in dem Potential nicht "misst". Erst wenn man dort wirklich ein Teilchen feststellt, wird es nicht mehr reflektiert (sonst beträgt die Reflexion immer 100%).

Du hast Recht, dass es sich außerhalb befinden kann, aber es befindet sich nicht dort ;)

Iix schrieb:Ich habe das jetzt so verstanden, dass Quasi ein Elektron von irgendeinem Atom irgendwo sein kann?

Genau. Und dieser Zustand ist umso wahrscheinlicher, je genauer du den Ort des Elektrons bestimmen willst. Sind scheue Wesen diese Quanten.

Iix schrieb:Und die sind dann mit den multidimensionalen Strings verbunden?

Die Strings sind die Elementarteilchen wie z.B. das Elektron. Soweit ich es verstanden habe entsprechen die Schwingungsmodi der Strings (analago einer schwingenden Saite) den jeweiligen Eigenschaften der Elementarteilchen wie Ladung, Spin, Masse...usw.

@ ein Einstieg ?

The Cosmic Code. Quantum Physics as the Language of Nature..
Deutsch

Ich bin Physiker und möchte auch andere an den aufregenden jüngsten Entdeckungen in der Physik teilhaben lassen, die uns Einblicke in den Feinbau der Materie, den Anfang und das Ende des Universums und die neue Quantenrealität

http://de.scribd.com/doc/145098/Heinz-Pagels-Cosmic-Code-Quantenphysik-als-Sprache-der-Natur
Ich fands Verständlich ... guter Einstieg in die Teilchenphysik.
G

danke für den link @Z.
nett geschrieben!

@therealproton
Gern geschehen...fand ich auch!
Pagels hat da nicht nur ein sehr verständliches Werk für Laien hingelegt, er macht es auch noch spannend und erzählt nebenbei historisches über alle möglichen Physiker.... Besonders seine Ansichten zu Albert gefielen mir. Er hat Talent kompliziertes plastisch zu machen und dabei auf dem Boden der "Realität" zu bleiben.... Super Laufbahn und Ausbildung der Herr Prof... !neid!... :)
Wikipedia: Heinz Pagels

Habs schon 2 mal gelesen und schau immer wieder mal rein...
Herzlichen... Z.