Warum es ist nicht richtig das Elektron an einer bestimmte Stelle in der Elektronenhülle einzuzeichen?
Bitte kann mir jemand das Erklären ?
Das könnte ich wohl versuchen, aber das ist sehr kompliziert zu verstehen... Wofür brauchst du diese Info?
Begründe ,weshalb es nicht ganz richtig ist ,das Elektron an einer bestimmten Stelle in der Elektronenhülle einzuzeichnen.Ich habe Anfangs ein Fehler beim Schreiben gemacht .
Nein, schon klar. Aber auf welchem Niveau musst du das verstehen? Welche Klasse? Studium?
9 klasse.Chemie
2 Antworten
Moin,
Klasse 9?! Das hatte ich befürchtet...
Okay, ich versuche einmal, das möglichst einfach zu erklären (ohne es so stark zu vereinfachen, dass es völlig falsch wird)...
Ein Herr de Broglie (ausgesprochen de-brol-ji) hat einst herausgefunden, dass alles Materielle zwei Eigenschaften hat, die gleichzeitig vorhanden sind:
Materie verhält sich einerseits wie ein Teilchen.
UND
Materie verhält sich andererseits gleichzeitig wie eine (stehende) Welle.
Das erste ist leicht zu verstehen, weil wir das in unserer makroskopischen Welt so kennen. Wenn du einen Stift auf deinem Schreibtisch siehst, hat der einen (scheinbar) klar abgegrenzten Umriss. Er ist ein Teil(chen)...
De Broglie hat nun aber gezeigt, dass dieser Stift nicht nur ein Teil(chen) ist, sondern auch eine stehende Welle. Das kannst du dir so vorstellen, als würden die scheinbar so klaren Konturen des Stiftes in Wirklichkeit ständig hin und her schwingen. Es ist in unserer makroskopischen Welt nun aber so, dass die Wellenlänge von solchen großen Teilen soooo winzig klein ist, dass wir das Hin- und Herschwingen nicht sehen können. Deshalb erscheint uns der Stift nur wie ein Körper, ein Teilchen zu sein, das nur korpuskuläre Eigenschaften hat.
In der mikroskopischen Welt der Atome ist das dagegen ganz anders. Bei einem subatomaren Teilchen wie einem Elektron treten neben den Teilcheneigenschaften in gleicher Stärke auch die Welleneigenschaften dieser winzigen Materie gleichberechtigt in den Vordergrund.
Somit kannst du dir ein Elektron als kleines, negativ geladenes Teilchen vorstellen oder (gleichzeitig!) als stehende Welle, die um einen Atomkern angeordnet ist. Etwa so:
In der Mitte ist der Atomkern. Die Wellenlinie ist das Elektron, das als stehende Welle mit einem gewissen Abstand vom Kern hin und her schwingt (auf der gestrichelten Linie).
Dieses Phänomen, dass alle Materie gleichzeitig korpuskuläre Teilcheneigenschaften einerseits und Eigenschaften einer stehenden Welle andererseits hat, bezeichnet man als Welle-Teilchen-Dualismus.
Schon allein daraus kannst du ersehen, dass es nicht völlig korrekt ist, das Elektron als kleine Kugel mit einem Minussymbol in der Mitte irgendwo in die Nähe eines Atomkerns zu malen, denn dabei würdest du nur den Teilchencharakter des Elektrons berücksichtigen.
Das ist schon schwer zu verstehen. Aber es wird noch schlimmer: Ein anderer Wissenschaftler (sein Name war Heisenberg) fand nun auch noch heraus, dass man in einem Versuchsaufbau zwar entweder den Energiegehalt eines Elektrons genau bestimmen kann ODER in einem anderen Versuchsaufbau den Ort, an dem sich ein Elektron befindet. Aber man kann mit keinem Versuchsaufbau GLEICHZEITIG den Ort UND den Energiegehalt eines Elektrons genau bestimmen.
Du kannst das eine messen. Dann wird aber das andere durch den Versuchsaufbau so stark beeinflusst, das eine Angabe darüber sinnlos wäre. Um das zu veranschaulichen gebe ich dir jetzt einmal Beispielwerte, die du dir vorstellen kannst (die aber nichts mit realen Werten bei Atomen zu tun haben):
Versuch 1: Bestimmung der Energie:
Ein Elektron in der Nähe eines Atomkerns hat die Energie von 10 eV +/–0,01 eV (Elektronenvolt). Das ist schon eine recht genaue Angabe, weil der Fehler dieser Angabe nur um ein Hundertstel vom angegebenen Wert in beide Richtungen abweicht. Wenn ich hier aber versuche, den Ort mit zu bestimmen, erhalte ich folgende Angabe: Das Elektron ist 1 mm vom Atomkern weg +/– 100 km (!). Am zweiten Wert siehst du, dass diese Angabe völlig sinnlos ist, weil der Fehler (+ 100 km oder –100 km) im Vergleich mit der Angabe 1 mm unsinnig groß ist.
Versuch 2: Bestimmung des Ortes:
Ein Elektron hat einen Abstand zum Atomkern von 1mm +/– 0,01 mm. In diesem Versuch erhältst du für den Energiegehalt des Elektrons die Angabe 10 eV +/– 1.000.000 eV. Auch hier siehst du, dass der Fehler bei der Energieangabe (plus eine Million oder minus eine Million Elektronenvolt) im Vergleich zum Wert 10 eV idiotisch groß ist.
Fazit: Du kannst nicht gleichzeitig den Ort UND den Energiegehalt eines Elektrons in einem Atom 100%-ig genau bestimmen, weil die Messmethode entweder den einen oder den anderen Wert absurd beeinflusst. Das bezeichnet man als Heisenbergsche Unschärferelation...
Auch das ist ein weiteres Argument, warum man ein Elektron in einer bestimmten Schale der Hülle eines Atoms nicht eindeutig platzieren kann, weil man dann ja Ort und Energiegehalt gleichzeitig festlegen würde.
Aber wie ist es dann überhaupt möglich, Angaben zu Elektronen in Atomen zu machen?! Tja, hier gibt es glücklicherweise einen Kompromiss.
Wenn du dich damit begnügst, den Ort, an dem sich Elektronen in der Nähe eines Atomkerns befinden, nicht zu 100% genau bestimmen zu wollen, sondern nur mit einer Wahrscheinlichkeit von 90%, dann erhältst du Räumlichkeiten (sogenannte Orbitale) in der Hülle des Atoms, in der du auf Elektronen bevorzugt stößt.
Gleiches gilt dann auch für den Energiegehalt. In einem Orbital findest du also mit einer 90%-igen Wahrscheinlichkeit ein Elektron, das in etwa einen bestimmten Energiewert hat. Das führt zu Modellvorstellungen, mit denen man sehr gut arbeiten kann (Orbitalmodell).
An all diesem verwirrenden Kram kannst du aber auch sehr gut sehen, dass die Atommodelle, die wir Menschen uns vom Aufbau der Atome machen, eben nur das sind, was sie im Namen behaupten: es sind Modelle!
Und ein Modell ist die Veranschaulichung der Wirklichkeit, aber niemals die Wirklichkeit selbst!
Trotzdem kannst du mit Hilfe der diversen Atommodelle bestimmte Sachverhalte mal besser, mal weniger gut veranschaulichen.
So lässt sich zum Beispiel mit Daltons Atomhypothese sehr gut nachvollziehen, warum es die chemischen Grundgesetze gibt (Gesetz zur Erhaltung der Masse; Gesetz der konstanten Proportionen; Gesetz der multiplen Proportionen). Das könnte man auch mit dem Orbitalmodell oder mit Kimballs Kugelwolkenmodell erklären, aber wozu sollte man solch komplizierte Modelle benutzen, wenn es ein einfacheres auch tut?
Daltons Modell versagt allerdings, wenn du dir über die Art einer chemischen Bindung zwischen Atomen klar werden willst. Dazu brauchst du andere Atommodelle wie das Schalenmodell oder - noch besser - das Kugelwolkenmodell. Aber das ist ja gar nicht mehr Teil deiner Frage...
Ich hoffe, du konntest all dem folgen und hast wenigstens ein bisschen davon verstanden!? Ich hatte ja in den Nachragen schon gesagt, dass dies kompliziert zu verstehen sei...
LG von der Waterkant
Ein Elektron steht nie still auf der Stelle sondern bewegt sich ständig mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit in einem Raum.
Google einfach mal Orbitalmodell (nach Schrödingers und Heisenbergs Forschungen ermöglicht).
(ein Orbital ist der Raum, in dem sich ein Elektron zu 90%iger Wahrscheinlichkeit aufhält)