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Formen Orbitale (s_Kugel, p_Hantel, d_Doppelhantel)
 
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rasterfari



Anmeldungsdatum: 13.05.2013
Beiträge: 82

Beitrag rasterfari Verfasst am: 24. Jun 2013 13:20    Titel: Formen Orbitale (s_Kugel, p_Hantel, d_Doppelhantel) Antworten mit Zitat

Hat bitte jemand eine Indikation für mich, ab welchem Jahr (+- 5 Jahre) es theoretisch rechnerisch möglich war, die Elektronen-Orbitalformen der s, p und d Orbitale (>= 90% Aufenthaltswahrscheinlichkeit: Kugel, Hantel, Doppelhantel) zu bestimmen ? Anders gefragt: Ab welchem Jahr hätte jemand theoretisch wissen können, daß z.B. ein d-Orbital ca. die Form einer Doppelhantel aufweist ?

Danke vorab für Antworten,
rasterfari ###
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 17908

Beitrag TomS Verfasst am: 24. Jun 2013 14:21    Titel: Antworten mit Zitat

Die Energieeigenwerte des Wasserstoffatomswurden von W. Pauli 1926 exakt (bis auf kleine Korrekturterme) quantenmechanisch bestimmt. Etwas später (m.W.n. ebenfalls 1926) hat Schrödinger mittels seiner Gleichung die Energieeigenwerte erneut berechnet sowie die exakte Lösung der Wellenfunktionen angegeben.

Die sogenannten Orbitale hat man später zur vereinfachten Darstellung und allgemeinen Verwirrung eingeführt. Warum, wozu, durch wen, wann ... kann ich nicht sagen. Jedenfalls sollte man Orbitale schnellstmöglich vergessen (oder zumindest erst diskutieren, wenn man die Wellenfunktion verstanden hat).

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Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago.
rasterfari



Anmeldungsdatum: 13.05.2013
Beiträge: 82

Beitrag rasterfari Verfasst am: 24. Jun 2013 16:48    Titel: Antworten mit Zitat

Danke Dir
rasterfari



Anmeldungsdatum: 13.05.2013
Beiträge: 82

Beitrag rasterfari Verfasst am: 25. Jun 2013 11:07    Titel: Antworten mit Zitat

Folgefrage:

Ich kann nicht behaupten, die Wellenfunktion komplett verstanden zu haben. Ist es dennoch zulässig zu sagen, daß die Orbitale die Aufenthaltswahrscheinlichkeit >=90% eines beliebigen Punkts der Wellenfunktion visualisieren, sollte man diesen benennen können ? Soweit ist es mir glaube ich klar, daß die WeFu nicht die Bahn eines punktförmigen Elektrons beschreibt, sondern vielmehr die gesamte WeFu den Zustand eines Eletrons zum Zeitpunkt t.

Gruß und Danke
rasterfari ###
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 17908

Beitrag TomS Verfasst am: 25. Jun 2013 12:31    Titel: Antworten mit Zitat

rasterfari hat Folgendes geschrieben:
Ist es dennoch zulässig zu sagen, daß die Orbitale die Aufenthaltswahrscheinlichkeit >=90% eines beliebigen Punkts der Wellenfunktion visualisieren ...

Ich glaube, da liegt noch ein Missverständnis vor.

Wir betrachten zunächst die Wellenfunktion



sowie die Wahrscheinlichkeitsdichte



Nun identifizieren wir geschlossene Flächen im dreidimensionalen Raum, auf denen die Wahrscheinlichkeitsdichte einen jeweils konstanten Wert hat (ähnlich wie Höhenlinien auf einer zweidimensionalen Landkarte). Dadurch erhalten wir so etwas wie deformierte Zwiebelschalen, die den gesamten Raum dicht ausfüllen.

Nun wählen wir eine Wahrscheinlichkeit, z.B. die von dir genannten 90%; der genaue Wert ist irrelevant, es handelt sich ja nur um eine Visualisierung. Nun beginnen wir beim Maximum (den Maxima) der Wahrscheinlichkeitsdichte, den Raum farbig auszumalen, und zwar immer eine Fläche nach der anderen, in der Reihenfolge absteigender Wahrscheinlichkeitsdichte. Dabei müssen wir getrennt liegende Bereiche gleicher Wahrscheinlichkeitsdichte gleichzeitig ausmalen (im Falle der zweidimensionalen Landkarte würden wie ausgehend von den Berggipfeln Gegenden gleicher Höhe ausmalen).

Wir hören mit dem Malen auf, sobald die Aufenthaltswahrscheinlichkeit innerhalb des ausgemalten Bereiches gleich 90% ist (im Falle einer Landkarte hören wir mit dem Ausmalen Gegenden gleicher Höhe auf, sobald wir 90% der gesamten Landkarte ausgemalt haben).

Wir haben also ein Volumen V definiert, das von einer oder mehreren Flächen gleicher Wahrscheinlichkeitsdichte begrenzt wird und innerhalb dessen wir das Elektron mit einer Wahrscheinlichkeit von 90% antreffen werden.

Den so ausgemalten Raumbereich bezeichnen wir als Orbital

Wichtig: innerhalb eines Orbitals können sich ähnlich wie bei Zwiebelschalen ausgemalte und nicht ausgemalte Bereiche abwechseln; im Falle der Landkarte wären das konzentrisch gelegene Berge und Täler mit ausgemalten Gipfelregionen und nicht ausgemalten Tälern.

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rasterfari



Anmeldungsdatum: 13.05.2013
Beiträge: 82

Beitrag rasterfari Verfasst am: 25. Jun 2013 20:45    Titel: Antworten mit Zitat

Danke Dir Tom für Deine gewohnt ausführliche und bildhafte Beschreibung, sowie die Zeit, die Du dafür aufgewendet hast.

Gruß,
rasterfari
rasterfari



Anmeldungsdatum: 13.05.2013
Beiträge: 82

Beitrag rasterfari Verfasst am: 27. Jun 2013 09:49    Titel: Antworten mit Zitat

Hallo Tom,

nochmal eine Folgefrage zur Wellenfunktion (WeFu). Wie würdest Du in Worten beschreiben, was die WeFu eines gebundenen Elektrons eigentlich "ist".

- ist die WeFu das gesamte Elektron, welches sich durch den gebundenen Zustand in eine WeFu transformiert hat. Ein ungebundenes Elektron wird ja in der Regel als umherfliegende Punktmasse dargestellt und nicht als "freie WeFu".

- "verschwindet" das Elektron bei Einfang und wird ersetzt durch eine vom Energiebetrag identische WeFu, welche "entsteht"

- andere Visualisierung

Danke vorab für Deine Einschätzung,
Gruß,
rasterfari ###
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 17908

Beitrag TomS Verfasst am: 27. Jun 2013 11:43    Titel: Antworten mit Zitat

Weder ist die Wellenfunktion das Elektron, noch ist das Elektron die Wellenfunktion.

Die Wellenfunktion beschreibt bzw. repräsentiert das Elektron im Rahmen eines bestimmten Modells, der Quantenmechanik.

Im Rahmen der Quantenmechanik werden jedoch Elektronen immer mittels Wellenfunktionen beschrieben; freie Elektronen entsprechen einfach ungebundenen Wellenfunktionen, d.h. im einfachsten Fall ebenen Wellen.

Ein Punktteilchen wird im Rahmen der Quantenmechanik nie verwendet.

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rasterfari



Anmeldungsdatum: 13.05.2013
Beiträge: 82

Beitrag rasterfari Verfasst am: 27. Jun 2013 14:01    Titel: Antworten mit Zitat

danke dir
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