Kategorie: Physik Veröffentlicht: Januar 12, 2013
Atome sind meist kein leerer Raum, weil es keinen rein leeren Raum gibt. Vielmehr ist der Raum mit einer Vielzahl von Partikeln und Feldern gefüllt. Wenn Sie alle Partikel und Felder aus einem bestimmten Volumen heraussaugen, wird der Raum nicht vollständig leer, da aufgrund der Vakuumenergie immer noch neue Partikel entstehen. Außerdem kann das Higgs-Feld nicht entfernt werden. Selbst wenn wir jede Art von Feld und Teilchen außer Elektronen, Protonen und Neutronen ignorieren, stellen wir fest, dass Atome immer noch nicht leer sind. Atome sind mit Elektronen gefüllt. Es ist wahr, dass ein großer Prozentsatz der Masse des Atoms in seinem winzigen Kern konzentriert ist, aber das bedeutet nicht, dass der Rest des Atoms leer ist. Es bedeutet vielmehr, dass der Rest des Atoms eine relativ geringe Dichte hat.
Das Missverständnis eines leeren Atoms wird durch falsche wissenschaftliche Bücher auf elementarer Ebene gelehrt und basiert auf dem falschen Bild von Elektronen als Kugeln. In dieser Ansicht besteht das Atom aus Elektronenkugeln, die um den Atomkern herumschwirren, der selbst eine Kugel ist. In diesem Bild ist der Raum zwischen den Elektronen und dem Kern daher leerer Raum. Während dieses Bild (das Bohr-Modell) einfach vorstellbar ist, hat es sich vor fast einem Jahrhundert als falsch erwiesen. Elektronen (wie auch alle Teilchen) sind je nach Situation teilweise partikelartig und teilweise wellenartig. Wenn Elektronen ungestört in Atomen gebunden sind, wirken sie wie Wellen. Diese Wellen sind dreidimensionale Wellen hoher Dichte, die sich ausbreiten, um das gesamte Atom zu füllen. Die Elektronen breiten sich nicht gleichmäßig aus, sondern folgen bestimmten Verteilungsmustern, die als „Orbitale“ bezeichnet werden. Die Form der Orbitale untermauern alle chemischen Reaktionen. Als Beispiel für einige Orbitale ist rechts die Einzelelektronendichteverteilung für Wasserstoff in den ersten niedrigsten Zuständen dargestellt. Die helleren Punkte zeigen Bereiche an, in denen das Elektron eine höhere Dichte aufweist. Beachten Sie, dass jedes Bild ein einzelnes Elektron darstellt. Die verschiedenen Lichtpunkte und Bänder in einem einzigen Bild sind alle Teil des Wellenzustands eines einzelnen Elektrons. Da sich gebundene Elektronen in unscharfe Dichtewellen ausbreiten, gibt es keine bestimmte „Kante“ für ein Atom. Das Elektron breitet sich tatsächlich aus, um den gesamten Raum auszufüllen, obwohl es weit weg vom Atom dünn genug ist, um vernachlässigbar zu sein. Interessanterweise breiten sich Elektronen im Atom sogar aus, um sich mit dem Kern selbst zu überlappen. Diese Elektronenkernüberlappung ermöglicht den Effekt des Elektroneneinfangs, bei dem ein Proton im Kern mit einem Elektron reagieren und sich in ein Neutron verwandeln kann. Wenn Atome größtenteils leerer Raum wären, könnten wir diesen Raum entfernen und Atome verkleinern. In Wirklichkeit enthalten Atome keinen leeren Raum. Vielmehr sind sie vollständig mit ausgebreiteten Elektronen gefüllt, was das Schrumpfen von Atomen unmöglich macht.
Themen: Atom, Atome, Zusammenbruch, Elektromagnetismus, Elektron, leerer Raum, Quantum, Wellenfunktion