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Bohrtherford
Gast
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 Bohrtherford Verfasst am: 09. Dez 2021 00:35 Titel: Atommodell falsch? |
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Meine Frage:
Unser Prof meinte, dass das Atommodell nach Rutherford bzw. Bohr eigentlich falsch ist. Es sei aber eine nette Darstellung, um sich das besser vorstellen zu können.
Genau verstanden habe ich das allerdings nicht... wieso ist das Atommodell falsch und wie kann man sich das sonst vorstellen?
Meine Ideen:
Es ging irgendwie um die Kreisbahnen und darum, dass die Elektronen eigentlich in den Kern fallen müssten... |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18053
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| TomS Verfasst am: 09. Dez 2021 06:31 Titel: |
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Das Bohr-Sommerfeld-Modell postuliert, dass Ladungen sich auf stationären Kreis- bzw. Ellipsenbahnen befinden; nach der klassische Elektrodynamik würden derart beschleunigte Ladungen jedoch strahlen und in den Kern stürzen. Das Modell kann demnach die Stabilität der Atome nicht erklären.
Außerdem liefert die Bedingung der Bohr-Sommerfeld-Quantisierung nur für Wasserstoff (bzw. allgemein Ein-Elektron-Systeme) die (näherungsweise) korrekten Energieniveaus; es versagt bereits für Helium. Das Modell kann demnach die Spektren der Atome (bis wenige Ausnahmen) nicht erklären.
Die Lösung für diese Probleme liefert die Quantenmechanik; sie beschreibt Elektronen in gebundenen Zuständen in Atomen mittels stehender Wellen, d.h. Lösung einer speziellen Wellengleichung, der sogenannten Schrödingergleichung. Aus der Quantenmechanik folgen die (quantitativ korrekten) Spektren von Atomen und Molekülen einschließlich der Intensität einzelner Spektrallinien sowie zusätzlicher Effekte wie Fein- und Hyperfeinstruktur inklusive relativistischer Korrekturen, darüberhinaus elektrische, magnetische und thermodynamische Eigenschaften von Festkörpern wie Metallen und Halbleitern u.v.a.m. Der Preis dafür sind die mathematische Komplexität und Verlust einer anschaulichen Vorstellung.
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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. |
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DrStupid
Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5043
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| DrStupid Verfasst am: 09. Dez 2021 09:35 Titel: |
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| TomS hat Folgendes geschrieben: | | Der Preis dafür sind die mathematische Komplexität und Verlust einer anschaulichen Vorstellung. |
Ich würde nicht sagen, dass die anschauliche Vorstellung verloren geht. Sie wird durch eine andere ersetzt - nämlich Atom- und Molekülorbitale. |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18053
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| TomS Verfasst am: 09. Dez 2021 10:28 Titel: |
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| DrStupid hat Folgendes geschrieben: | | TomS hat Folgendes geschrieben: | | Der Preis dafür sind die mathematische Komplexität und Verlust einer anschaulichen Vorstellung. |
Ich würde nicht sagen, dass die anschauliche Vorstellung verloren geht. Sie wird durch eine andere ersetzt - nämlich Atom- und Molekülorbitale. |
Die isolierte Betrachtung der Orbitale ohne vorheriges - zumindest qualitatives - Verständnis der Wellenfunktionen halte ich für ziemlich nutzlos, da man damit zu einem Bild punktförmiger Objekten und ihrer Aufenthaltswahrscheinlichkeiten gelangt, was für sich betrachtet keines der eingangs genannten Probleme löst und wiederum in diverse Sackgasen führt.
Geht man sinnvollerweise von einem Verständnis der Wellenfunktion aus und betrachtet die Orbitale als abgeleitete Objekte, bringen diese bzgl. der Anschauung keinen echten Zusatznutzen sondern stellen ggü. der Wellenfunktion einen Rückschritt dar; sie sind damit jedoch nicht völlig nutzlos, siehe z.B. die chemische Bindung.
Orbitaler muss man als Physiker hauptsächlich deswegen verstehen, weil die Chemiker sie so gerne mögen ;-)
Allerdings gelangt man auf Basis der Wellenfunktionen - bei all den Vorzügen - in eine Sackgasse, sobald man versucht, Vorgänge zu verstehen, in denen Elektronen eben gerade nicht als ausgedehnte Wellenfunktionen sondern als lokalisierte Teilchen beschrieben werden (der Fall der Nebelkammer sei als Beispiel genannt; die Erklärung der Teilchenspuren auf Basis der Schrödingergleichung ist möglich, geht jedoch weit über ein elementares Verständnis hinaus).
Also ja, im Kontext der Atom- und Molekülphysik ist durchaus ein gewisses anschauliches Verständnis möglich.
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18053
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| TomS Verfasst am: 09. Dez 2021 21:42 Titel: |
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Aufgeräumt
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