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Schulphysik und verwandte Themen Das ideale Forum für Einsteiger. Alles, was man in der Schule mal gelernt, aber nie verstanden hat oder was man nachfragen möchte, ist hier erwünscht. Antworten von "Physik-Cracks" sind natürlich hochwillkommen! |
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#1
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Orbitale
Hallo an alle,
Meine Frage währe: was die Orbitale sind. Was mir klar ist ist das die lösung der schröderinger gleichung eine wellenfunktion ist und das quadrat der Funktion die Aufenthaltswahrscheinlichkeit. ein orbital ist der raum mit 90% aufenthaltswahrscheinlichkeit. (wieso 90%). wenn ich den ort aber so genau kenne wird der impuls doch sehr "unscharf". ist es also auch erlaubt das Orbital als stehende welle des Elektrons zusehen. (ohne das sich das Elektron darin bewegt) dabei währe doch einfach der impuls "scharf" dafür der ort nicht. oder? wie ist das mit den angeregten zuständen des Wasserstoffs? der hat ja nur ein Elektron sind deshalb nur s-Orbitale für ihn möglich??? der grundzustand währe dann 1s und angeregt dann 2s ; 3s usw. Oder kann ein elektron auch einen d-p oder f orbital formen??? viele fragen, hoffentlich viele antworten..... grüße |
#2
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AW: Orbitale
Hallo jonnymi,
bei Orbitalen fühle ich mich inhaltlich wieder mal angesprochen, das heißt einigermaßen kompetent. Soll aber nicht heißen, dass ich hier die abolute Wahrheit verkünde Zitat:
Bleiben wir beim H-Atom, sonst wird's zu kompliziert: Die Wellenfunktion ist eine Funktion von 3 Variablen, x, y, und z. Damit ist die Wellenfunktion nur im 4dimensionalem Raum darstellbar, wir kommen darauf zurück. Aus mathematischen Gründen (Separierbarkeit) stellt man die Wellenfunktion in Abhängigigkeit von Polarkoordinaten dar, r (Radius) und zwei Winkel, theta und phi. Wie die genau aussehen, siehe Lehrbuch oder wikipedia, ist aber nicht so wichtig. Es bleibt dabei, dass ein Orbital (=Wellenfunktion) von drei Variablen abhängt, dem Radius und zwei Winkel. Man kann das Orbital mathematisch schreiben als Radiusanteil * Winkelanteil, in der Fachsprache nennt man das Separierung in einen Radial- und Winkelanteil. Die Bilder, die man z. B. vom p-Orbitalen aus Schulbüchern kennt (zwei Hanteln), sind nur ein - jetzt kommts - dreidimensionaler Graph der Winkelfunktion, also funktion(theta, phi). Der Radialanteil ist da nicht enthalten. Das wissen die Schullehrer aber selten Ein Orbital kann dreidimensional nicht dargestellt werden, da es ja von drei Variablen abhängt und daher nur in der 4. Dimension als Graph darstellbar wäre. Daher wählt man als Darstellung eines Orbitals dreidimensionale Höhenlinien, wobei als Höhe eine willkürlich gewählte Aufenthaltswahrscheinlichkeit (meist 90 %) festgelegt wird. Die 90 % haben also gar nichts mit dem Orbital zu tun, das ist einfach eine reine Konvention, um dem Atom irgendeine "Grenze" zu geben, man könnte auch 80 % oder 99 % nehmen. Zitat:
Viele Grüße, quantquant
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To boldly go where no man has gone before. (Zefram Cochrane) Ge?ndert von quantquant (09.08.07 um 19:07 Uhr) |
#3
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AW: Orbitale
hallo quantquant, danke für deine antwort.
Zitat:
so richtiger??? Zitat:
wie soll ich mir so ein gebundenes elektron vorstellen. als teichen das im orbital hin und her saust, oder als welle die das ganze orbital durch seine wellengleichung "ausfüllt". und ist der vergleich mit den stehenden wellen erlaubt? wenn ich dich richtig verstehe kann also auch (bei entsprechender Energie) ein e im h-atom alle vier Hanteln eines p-orbitals bilden. es gibt doch auch die möglichkeit die schröderinger gleichung in eine 1 oder 2dimension zu berechnen und damit sozusagen einen querschnitt des atoms zu berechnen. grüße |
#4
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AW: Orbitale
Hallo jonnymi,
Zitat:
Zitat:
Soll heißen, das weiß ich nicht. Ich fahre immer gut damit, mir ein Elektron eben grad nicht bildlich vorzustellen, sondern mich mit der mathematischen Beschreibung zufrieden zu geben. Zumindest soweit: Man kann nicht sagen (genau genommen, in der "Umgangssprache" ist das anders), ein Elektron sitzt in einem Orbital. Ein H-Atom besteht aus einem Proton im Kern und einem Elektron. Die Gesamt-Wellenfunktion dafür beschreibt also den Kern und das Elektron. Das Orbital ist nichts anderes als die Wellenfunktion des Elektrons, die durch "Austrennen" (für die Spezialisten: Separierung, Born-Oppenheimer Näherung) aus der Gesamtwellenfunktion entsteht. Insofern beschreibt also ein Orbital das Elektron, das Elektron "sitzt" aber nicht in einem Orbital. Mir ist übrigens klar, dass z. B. im Chemieuntericht an der Schule das anders erzählt wird. Aber Schulchemie entspricht halt nicht an Unis gelehrter Quantenchemie... Ansonsten ist die Vorstellung mit der stehenden Welle sicher nicht schlecht. Zitat:
Zitat:
Hoffe, irgendwas Verständliches war dabei. es ist ein kompliziertes Thema Viele Grüße, quantquant
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To boldly go where no man has gone before. (Zefram Cochrane) |
#5
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AW: Orbitale
dankeschön...
hast du vielleicht noch einen buch/web tip für mich??? ich finde das mit dem atomen richtig interessant, aber in den physik büchern steht da oft zu wenig drin finde ich. Zitat:
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#6
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AW: Orbitale
Hallo nochmal,
Webtipp kenne ich keinen dazu. Populärwissenschaftliche Bücher auch nicht. Die Bücher zur Physikalischen Chemie behandeln das recht ausführlich und von der Mathematik her auch auf für Nicht-Physiker verständlichem Niveau, da sie sich eben in erster Linie an Chemie-Studenten richten. Ein gutes ist z.B. der Atkins. Gibt's wohl in älteren Ausgaben gebraucht auch deutlich billiger. Das ist auch ein richtig witziges Buch. Der jetzt bei Amazon genannte Preis ist aber auch ein Witz Richtig gründlich wird es hier behandelt, da sollte man aber schon ein Chemie- oder Physik-Vordiplom dafür haben. Viele Grüße, quantquant
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To boldly go where no man has gone before. (Zefram Cochrane) |
#7
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AW: Orbitale
da wäre noch eine frage....
kann den ein wasserstoffatom von 1s->2s übergehen. ich frage weil ja für einen strahlenden übergang des ein delta l von +-1 geben müßte. oder gibt es auch nichtsrahlende übergänge, und wie wird dann das atom die energie wieder los? danke für deine Atwort und deine gedult mit mir ps: danke für die buchtips |
#8
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AW: Orbitale
Ja, strahlend ist der Übergang verboten, einfach weil die Überlagerung von 1s und 2s keine Ladungstrennung, kein elektrisches Feld erzeugt. Aber solche Übergänge sind durch inelastische Stösse zwischen Teilchen möglich.
Gruß, Joachim
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Joachims Quantenwelt |
#9
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AW: Orbitale
hallo, danke für die Antwort
ist es dabei zufall das zwischen 2 zusänden l +/- 1 sein muß um strahlend überzugehen und einphoton den Spin = 1 hat? oder hängt das irgendwie zusammen? |
#10
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AW: Orbitale
Zitat:
nein, das ist kein Zufall. Der Gesamtdrehimpuls ist in jeder Reaktion erhalten. Wenn also das Atom den Drehimpuls ändert, dann muss auch das Lichtfeld Drehimpuls verlieren. Die Quanten des Lichtfeldes tragen genau Spin 1 und deshalb gilt bei den Reaktionen erster Ordnung gerade l +/-1. Dass das Photon gerade Spin 1 hat, hängt direkt an seiner Natur als elektromagnetische Dipolwelle. Man kann jede Welle in eine links- und eine rechtszirkular Polarisierte Welle zerlegen. Das entspricht genau den Spinausrichtungen +/- 1. Es hängt also alles logisch zusammen. Gruß, Joachim
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Joachims Quantenwelt |
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