Elektronen in Metall

Daggi · Gast

Hallöchen...
Also, im Metall kommen ja sehr viele freibewegliche Elektronen vor. Wenn sich die in eine Richtung bewegen spricht man dann ja von einem elek. Strom.
Mich interessiert halt wieso sich "Nur" die Elektronen bewegen...
Wäre cool, wenn ihr mir das beantworten könntet, würde mich etrwas schlauer machen Augenzwinkern

Dieter5858 · Moderator Anmeldungsdatum: 02.08.2004 Beiträge: 696 Wohnort: Hamburg

Hiho Daggi
GUte Frage.
ich glaube dafür gibt es eigentlich nur eine Erklärung, und zwar eine gute.
Es gibt ja Positive (Protonen) und negative Teilchen (Elektronen).
Die Elektronen bewegen sich als Ladungsträger mit der Begründung das sie ca. 2000 mal leichter sind als die Protonen.
Also ist es "leichter" Elektronen zu bewegen als Protonen.
Mehr gibts dazu glaube ich nicht zu sagen.

Aber rein theoretisch müsste man auch ein Strom mit Protonen erzeugen können, wenn man keine Elektronen z.B. hätte, dafür brauchst du dann aber wahrscheinlich auch die 2000 fache Kraft damit sich die Protonen anfangen zu bewegen.

Mister S · Anmeldungsdatum: 06.01.2005 Beiträge: 426

Soweit ich weiß ist der Masseunterschied nicht der einzige Grund. (Und ich glaub der is sogar falsch, siehe unten)

In Metallen haben die Elektronen nämlich die seltsame Eigenschaft, "Elektronengas" (nicht wörtlich nehmen, heißt aber wirklich so) zu bilden. D.h. die Elektronen sind völlig frei beweglich und nicht an die Kerne gebunden, können also leicht "angeschubst" werden.
Die Kerne (mit den Protonen) können sich nicht bewegen, immerhin bilden die die Struktur des Metalles, in flüssigen oder gasförmigen Metallen müsst es deshalb auch anders gehen, denk ich mal.
Das es nicht an der Masse liegt, sieht man doch schon am Ladungstransport in Flüssigkeiten (über Ionen). Hier werden nämlich die ganzen Atome bewegt, was deshalb geht, weil es halt Flüssigkeiten sind.
Warum die Elektronen das mit dem "Elektronengas" machen weiß ich nicht, nehme an, die Atomkerne teilen sich die Elektronen, wo die dann genau sind ist egal.
Das machen die Elektronen aber auch nur Metalle, in Isolatoren wie etwa Keramik gibts kein Elektronengas, deshalb leiten sie nicht.

Gast

wenn sich die protonen bewegen würden, heisst das ja die ganze leitung würd sich bewegen, wie sieht das denn aus ^^

Daggi · Gast

Hm, cool. Es gibt doch noch Fragen, die ich stelle auf die es nicht wirklich eine Antwort gibt. Aber na ja, interessant diese Sache hier. Ich versuche moggen nochmal meinen Lehrer zu fragen ob der was weiß Big Laugh

Sonst schonmal danke... Prost

bishop · Moderator Anmeldungsdatum: 19.07.2004 Beiträge: 1133 Wohnort: Heidelberg

das hier gehört eigentlich mehr in die Quantenphysik, deswegen habts ihr E-techniker auch keine Antwort für Augenzwinkern

Die Protonen sind im Kern durch die starke Kernkraft gebunden. Diese ist wirklich sehr stark, weil sie ja auf engstem Raum viele positiv geladene Teilchen sehr stabil zusammen hält, die sonst aufgrund der gleichnamigen Ladung auseinanderfliegen würden^^
Bei den Elektronen sieht das nu etwas anders aus. Wenn man sich den Atomkern Kirschgross vorstellt, dann fleucht das nächste Elektron stecknadekopf gross in etwa einem Kilometer Entfernung rum^^
Die entfernungen sind deshalb viel grösser und somit auch der Krafteinfluss kleiner, deswegen ist es recht einfach elektronen aus einem Atom herauszulösen, freie Protonen gibt es afaik nur bei Kernreaktionen, wie Spaltung, das wäre dann die beta strahlung imo
mfg Bishop

Gast

Elektronen kann man nicht einfach so vom Atom lösen. Elektronen können nämlich nur bestimmte Energiepakete aufnehmen, um zwischen den diskreten Energieniveaus sprich Orbitalen zu springen. Hat man mehrere Atome in einer Struktur, so kommt es wegen der Wechselwirkung zur Ausbildung neuer Zwischenniveaus. In einem Metallgitter sind es sehr viele Atome. Dadurch entsteht eine riesige Menge an Energieniveaus, so dass man sie nicht mehr als diskret sondern als kontinuirlich betrachtet. Diese Energiebereiche nennt man dann Bänder. Im Grundzustand befinden sich einem Metall alle Elektronen im sogenannten Valenzband. Darüber gibt es ein Leitungsband, wo die Elektronen sich frei bewegen können. Der Energieunterschied zwischen diesen Bändern ist so klein, dass man nur wenig Energie braucht um ein Atom im Metallgitter anzuregen, damit das Elektron aus dem Valenzband ins Leitungsband springt.

Hier steht etwas mehr dazu.

bishop · Moderator Anmeldungsdatum: 19.07.2004 Beiträge: 1133 Wohnort: Heidelberg

joa die Frage war ja prinzipiell warum elektronen als Ladungsträger dienen, und nicht protonen. Und die Ionisierungsenergie ist verschwindend gering im Vergleich zu dem Aufwand den man für ein freies Proton braucht^^
Aber du hast natürlich recht bei Metallen ist es so wie du beschrieben hast, ich hatte es nimmer so genau im Kopf;)