Orbitale

[jonnymi]

hallo quantquant, danke für deine antwort.

ein orbital ist der raum mit 90% aufenthaltswahrscheinlichkeit.

da wahr ich wohl zu ungenau. ich meinte damit das ein orbital der raum ist für den die aufenthaltswahrscheinlichkeit größer mehr als 90% beträgt.
so richtiger???

Ein Orbital ist nicht anderes als die Wellenfunktion für die Elektronenbewegung im Atom

was meinst du damit?
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

[quantquant]

Hallo jonnymi,

Zitat von jonnymi

da wahr ich wohl zu ungenau. ich meinte damit das ein orbital der raum ist für den die aufenthaltswahrscheinlichkeit größer mehr als 90% beträgt.
so richtiger???

Nein, eigentlich nicht. Wie gesagt, Orbital ist nur ein anderer Begriff für die Wellenfunktion eines Atoms, und das Quadrat davon (Aufenthaltswahrscheinlichkeit) bestimmt dann einen Raumabschnitt, in dem das Elektron mit einer bestimmten Wahrscheinlichkleit anzutreffen ist. Also z. B. im Fall des s-Orbitals eine Kugel, die bei 90 % Wahrscheinlichkeit natürlich kleiner ist als bei 99%. Aber es stimmt schon, dass man im allgemeinen Sprachgebrauch Orbital und Raum bestimmter Aufenthaltswahrscheinlichkeit gleichsetzt, richtig ist es aber nicht.

Zitat von jonnymi

was meinst du damit?
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?

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 von jonnymi

wenn ich dich richtig verstehe kann also auch (bei entsprechender Energie) ein e im h-atom alle vier Hanteln eines p-orbitals bilden.

Ja, aber ein p-Orbital hat nur 2 Hanteln. Du meinst wahrscheinlich d-Orbitale. Und nochmal zum voher gesagten: Die Vorstellung als Hanteln ist falsch, einer meiner Profs meinte mal, p-Orbitale sehen aus wie Weißwürste

Zitat von jonnymi

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

Man kann schon ein und zweidimensionale Probleme berechnen, z. B. Teilchen im Kasten. Ein Atom kann aber soweit ich weiß nur komplett, also mit einer Wellenfunktion Psi(x,y,z), berechnet werden.

Hoffe, irgendwas Verständliches war dabei. es ist ein kompliziertes Thema

Viele Grüße,

quantquant

[jonnymi]

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.

einer meiner Profs meinte mal, p-Orbitale sehen aus wie Weißwürste

das finde ich auch nicht schlecht, da braucht man nur noch ein senf und ein weißbier orbital. zum nachtisch noch etwas rosinenkuchen modell und alles wird gut....

[quantquant]

Zitat von jonnymi

dankeschön...
hast du vielleicht noch einen buch/web tip für mich???

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

[jonnymi]

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

[Quantenmechaniker]

Zitat von jonnymi

kann den ein wasserstoffatom von 1s->2s übergehen.

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

[jonnymi]

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?

[Quantenmechaniker]

Zitat von jonnymi

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?

Hallo jonnymi,

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

[jonnymi]

hallo joachim,
mich darfst du, duzen!!! Danke für deine Antwort!!!

ich wollte fragen ob die sicht der orbitale als welle durch die heisenbergsche unschärfe ok ist. ich könnte da ja einfach sagen das ich den impuls des elektrons gut bestimmen kann, aber darum halt den ort nicht genau und es deshalb als welle ansehe.

und, da kennst du dich bestimmt auch aus. könnte man ein Lichtquant einfach als austauschteilchen des e-m kraft/feld sehen? so wie die mesone das angeblich bei der starken kernkraft machen?

grüße johannes

ps: deine seite gehört beim thema quantenphysik klaer zu meinen lieblingen.
weiter so....

[Quantenmechaniker]

Hallo Jonnymi

Zitat von jonnymi

hallo joachim,
mich darfst du, duzen!!! Danke für deine Antwort!!!

Danke! Das macht es leichter zu antworten. Ich möchte mich ja nicht wegen unerlaubten Duzens vor Gericht wiederfinden

Zitat von jonnymi

ich wollte fragen ob die sicht der orbitale als welle durch die heisenbergsche unschärfe ok ist. ich könnte da ja einfach sagen das ich den impuls des elektrons gut bestimmen kann, aber darum halt den ort nicht genau und es deshalb als welle ansehe.

Ja, genau. Die Heisenbergsche Unschärfe folgt ja direkt aus der Wellennatur. Eine unendlich ausgedehnte ebene Welle hat scharfen Impuls und von denen braucht man eben ein Kontinuum um eine räumlich begrenzte stehende Welle zu erhalten. Andererseits braucht man um so mehr Energie, je stärker die "Biegung" der Welle ist, je kürzer die Wellenlänge. Deshalb kann das Orbital nicht beliebig klein sein. Je kleiner es ist, desto mehr Kraft braucht man um es so klein zu halten. Aus Punktteilchen könnte man gar keine Materie bauen. Alles würde in einem Punkt zusammenk****en. Nur weil es, aufgrund der Unschärfe und des Pauli-Prinzips, Energie kostet, eine kleine stehende Elektronenwelle zu schaffen, gibt es Atome wie wir sie kennen und messen.

Zitat von jonnymi

und, da kennst du dich bestimmt auch aus. könnte man ein Lichtquant einfach als austauschteilchen des e-m kraft/feld sehen? so wie die mesone das angeblich bei der starken kernkraft machen?

Jein. Damit könnte ich mich stundenlang mit Uli "streiten". Austauschteilchen sind ein tolles Konzept, wenn man weiß wovon man spricht. Ein statisches Feld kann virtuelle Photonen beliebiger Wellenlänge "ausspucken". Aber die virtuellen Photonen sind nicht ganz identisch mit der realen Photonen eines Lichtfeldes. Stell dir ein Elektron vor, dass in einem Fernseher durch die Ablenkplatten fliegt. Wenn man sich hier vorstellt, dass an der Platte ein Photon entsteht, dass das Elektron wegstößt, dann schafft das mehr Probleme als es löst. Woher weiß die Platte, wann sie ein Photon losschicken soll? Welche Wellenlänge soll es haben? Virtuelle Photonen sind einfach Pakete aus Energie und Impuls, die dem Feld lokal entnommen werden. Also genau dort, wo das Elektron gerade ist. Danach ist das Feld etwas gestört und diese Störung verteilt sich mit Lichtgeschwindigkeit im Feld.

Reale Photonen dagegen sind stabile Feldanregungen, die das Nahfeld verlassen können und dabei eine festgelegte Portion Energie und Impuls mitnimmt.

Gruß,
Joachim