Waarom vallen atomen niet in elkaar als ze meestal lege ruimte zijn?

Categorie: natuurkunde gepubliceerd: januari 12, 2013

deze wiskundige grafiek toont het distributiepatroon van de dichtheidsgolven voor een enkel geëxciteerd elektron dat in een waterstofatoom is gebonden. Lichtere kleuren vertegenwoordigen regio ‘ s met een hogere dichtheid. Merk op dat een enkel elektron het gehele atoom vult. Er zijn geen gebieden die volledig leeg zijn (zelfs de donkere gebieden hebben een niet-nul dichtheid). Public Domain Image, bron: Christopher S. Baird.

atomen zijn meestal geen lege ruimte, omdat er geen zuiver lege ruimte bestaat. In plaats daarvan is de ruimte gevuld met een grote verscheidenheid aan deeltjes en velden. Alle deeltjes en Velden uit een bepaald volume zuigen zal de ruimte niet helemaal leeg maken omdat er nog steeds nieuwe deeltjes ontstaan door vacuümenergie. Bovendien kan het higgsveld niet worden verwijderd. Zelfs als we elk soort veld en deeltje negeren behalve elektronen, protonen en neutronen, vinden we dat atomen nog steeds niet leeg zijn. Atomen zijn gevuld met elektronen. Het is waar dat een groot percentage van de massa van het atoom is geconcentreerd in zijn kleine kern, maar dat betekent niet dat de rest van het atoom leeg is. Integendeel, het impliceert dat de rest van het atoom relatief lage dichtheid heeft.

de misvatting van een leeg atoom wordt onderwezen door onjuiste wetenschappelijke boeken op basis van een elementair niveau en is gebaseerd op het valse beeld van elektronen als ballen. In deze visie bestaat het atoom uit elektronen ballen die rond de atoomkern suizen die zelf een bal is. In dit plaatje is de ruimte tussen de elektronen en de kern dus lege ruimte. Hoewel deze foto (het Bohr-model) is eenvoudig voor te stellen, werd aangetoond dat het verkeerd bijna een eeuw geleden. Elektronen (evenals alle deeltjes) zijn gedeeltelijk deeltjesachtig en gedeeltelijk golfachtig, afhankelijk van de situatie. Wanneer ze in een ongestoorde toestand in atomen gebonden zijn, werken elektronen als golven. Deze golven zijn driedimensionale waarschijnlijkheidsgolven die zich verspreiden om het hele atoom te vullen. De elektronen verspreiden zich niet uniform, maar volgen specifieke distributiepatronen die “orbitalen”worden genoemd. De vorm van de orbitalen ondersteunt alle chemische reacties. Als voorbeeld van sommige orbitalen wordt de eenelektrondichtheidsdistributie rechts weergegeven voor waterstof in de eerste paar laagste toestanden. De lichtere punten geven gebieden aan waar het elektron een hogere dichtheid heeft. Merk op dat elk beeld een enkel elektron vertegenwoordigt. De verschillende lichtvlekken en banden in een enkel beeld maken allemaal deel uit van de golftoestand van een enkel elektron. Omdat gebonden elektronen zich verspreiden in vage dichtheidsgolven, is er geen duidelijke “rand” aan een atoom. Het elektron verspreidt zich om alle ruimte te vullen, hoewel het ver van het atoom dun genoeg is om verwaarloosbaar te zijn. Interessant is dat elektronen in het atoom zich zelfs verspreiden zodat ze overlappen met de kern zelf. Deze elektron-kernoverlapping maakt het effect van elektronenvangst mogelijk, waarbij een proton in de kern kan reageren met een elektron en in een neutron kan veranderen. Als atomen meestal lege ruimte waren, konden we deze ruimte verwijderen en atomen krimpen. In werkelijkheid bevatten atomen geen lege ruimte. Integendeel, ze zijn volledig gevuld met uitgespreide elektronen, waardoor het krimpen van atomen onmogelijk.

Topics: atoom, atomen, ineenstorting, elektromagnetisme, elektron, lege ruimte, kwantum, golffunctie