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orbitale 20 09. 2020 15:09 #76550

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hallo, vor meinen fragen möchte ich mich kurz vorstellen: ich bin die meli, 69 jahre alt und neu im forum. zwar war ich beruflich als übersetzerin von literatur tätig, aber immer schon hat mich der kosmos interessiert. auf viele fragen hatte ich keine antwort gefunden, ehe ich letztes jahr auf den youtube-kanal "urknall, ..." mit herrn gassners fesselnden vorträgen und das buch stieß. viele fragen klärten sich dadurch, doch tauchten auch neue auf. nun bin ich beim 2. ten durchgang von buch und vorträgen und möchte immer mal wieder eine frage dazu ins forum einbringen:

anordnung der orbitale
mir ist ein rätsel, wie man sich die orbitale in ihrer gegenseitigen anordnung vorstellen soll. zum einen muss offensichtlich jedes orbital den atomkern ausschließen, da dort ja die aufenthaltswahrscheinlichkeit der elektronen null ist, aber gleichzeitig auch umschließen. das hieße aber, es müssten sich nicht nur sämtliche orbitale der elektronen gleicher quantenzahlen teilweise überlappen sondern auch die orbitale höherer energieniveaus müssten mit wachsendem abstand vom kern die orbitale niedrigerer quantenzahlen umhüllen. aber das hätte ja zig überlappte bereiche der aufenthaltswahrscheinlichkeiten der elektronen zur folge, die gegenseitig in konflikt kämen?
eine weitere konsequenz wäre, dass sich dann orbitale über mehrere unterschiedliche energieniveau-bereiche erstrecken. aber das würde die möglichkeit von ständigen quantensprüngen implizieren.
also mein armes laien-hirn ist komplett verworren. wer verschafft mir durchblick? dsnke in voraus.

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orbitale 20 09. 2020 16:23 #76551

Hi Meli,

willkommen im Forum!

Orbitale geben die Aufenthaltswahrscheinlichkeit der Elektronen an. Insofern sind die Orbitale unbegrenzt, aber die Aufenthaltswahrscheinlichkeit ist im "zentralen" Bereich des jeweiligen Orbitals eben am größten. Inwieweit sich diese zentralen Bereiche überlappen, kann ich zwar nicht sagen, doch im Atomkern ist die Aufenthaltswahscheinlichkeit zwar sehr klein aber auch nicht Null.

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orbitale 21 09. 2020 14:00 #76596

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danke, ra-raisch. nur leider beantwortet das meine fragen nicht. mir ging es darum:
1. wie soll man sich die orbitale gegenseitig angeordnet vorstellen, da ja jedes element eine mehr oder weniger große anzahl elektronen besitzt?
2. sind nicht bei vermutlicher überlappung der aufenthaltswahrscheinlichkeiten konflikte vorprogrammiert und wie löst diese die natur?
3. offensichlich erstrecken sich die einzelnen orbitale jeweils über mehrere energieniveaus, da sie ja alle den atomkern umschließen. dh. es müssten doch ständige quantensprünge der elektronen vorprogrammiert sein?
grüße, meli

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orbitale 21 09. 2020 14:05 #76597

Man soll es sich so vorstellen, dass die Elektronen keine Teilchen sind, die im Orbital herumschwirren sondern eher wie Wolken, die sich durchdringen können. Wenn man aber am Bild der Teilchen festhalten will, muss man ja auch beachten, dass sich die Elektronen immer gegenseitig abstoßen, wenn sie sich zu nahe kommen.

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orbitale 21 09. 2020 17:41 #76603

meli schrieb: 3. offensichlich erstrecken sich die einzelnen orbitale jeweils über mehrere energieniveaus, da sie ja alle den atomkern umschließen. dh. es müssten doch ständige quantensprünge der elektronen vorprogrammiert sein?


Jedes Orbital (2s, 3p, ...) hat sein Energieniveau. Übergänge entstehen nur durch Energieaufnahme / Energieabgabe.

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orbitale 23 09. 2020 19:26 #76673

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ja, die vorstellung sich durchdringender wolken löst mein problem. danke, ra-raisch.
zur antwort von claus-s zu meiner frage 3:
meine frage war nicht gut formuliert, sorry. sie war nur eine abstruse, leicht ironische folgerung in folgendem gedankengang:
- alle orbitale sind um den kern angeordnet und müssen sich daher zwangsläufig räumlich wenigstens teilweise überlappen.
- d.h. orbitale von elektronen äußerer "schalen" müssen sich räumlich auch über innere schalen erstrecken.
so kam mir das bild von den "quantensprüngen". natürlich ist das quatsch.
wenn ich mir die elektronen jedoch, wie ra-raisch vorschlägt, nicht als teilchen vorstelle, komme ich klar.

noch etwas, womit ich ein bissl schwierigkeiten habe:
herr gassner sagte, man müsse oder könne (de broglie) die elektronen im atom als stehende wellen betrachten, sonst würden sie irgendwann in den kern stürzen. leuchtet mir ein. aber es fällt mir sehr schwer, diese vorstellung mit den räumlich ausgedehnten orbitalen unter einen hut zu bringen.
könnte ich dazu noch einen hilfreichen tipp bekommen?

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orbitale 23 09. 2020 23:36 #76681

meli schrieb: aber es fällt mir sehr schwer, diese vorstellung mit den räumlich ausgedehnten orbitalen unter einen hut zu bringen.
könnte ich dazu noch einen hilfreichen tipp bekommen?

Die Form der Orbitale kann ich zwar nicht erklären, aber die Größe ist ihrer geringen Geschwindigkeit angepasst.

v(n) = Np·vØ/n
r(n) = n²aØ/Np

v Bahngeschwindigkeit der Schale n (Hauptquantenzahl)
Np Protonenanzahl bzw Ladung des Kerns
vØ = α·c Bohrbahngeschwindigkeit
aØ = rC/α = re/α² Bohrradius

Die Bahngeschwindigkeit sinkt also direkt mit der Bahnnummer, der Bahnradius steigt hingegen mit dem Quadrat der Bahnnummer.

Der de Broglie Radius beträgt
rB = rC/β = r(n)/n
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orbitale 04 10. 2020 18:55 #77229

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danke, ra-raisch. das hilft mir ein stück weiter.

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