Elektrony, jak všichni víme, jsou neuvěřitelně malé. Menší věci mají tendenci se pohybovat rychleji, že? Jak přesně tedy vzhledem k tomu, jak malé jsou, rychle? Mění také elektronegativita mezi dvěma atomy rychlost elektronu?
Komentáře
- Co myslíte elektonegativitou mezi dvěma atomy?
- elektronegativita je tendence přitahovat sdílené elekrtony k sobě. Zajímalo by mě, jestli je elektron tažen mezi 2 atomy, změnilo by to jeho rychlost?
- Takže máte na mysli rozdíl elektronegativity – měli byste to upravit. Elektrony jsou velmi rychlé, ale hodnotí se kvůli jejich nízké hmotnosti než velikosti.
- asi (1/137) c pro základní stav atomu vodíku. ' d napíšu odpověď, ale už tu dobrá je: physics.stackexchange.com/questions/20187/…
- Mysl ohromující 7,8 milionu kilometrů za hodinu.
Odpověď
Poměr rychlosti elektronu pohybujícího se na první Bohrově dráze k rychlosti světla je dán praktickou rovnicí
$$ \ mathrm {V_ {rel} = \ frac {[Z]} {[137]}} $$
kde Z je atomové číslo uvažovaného prvku a 137 je rychlost světla v atomových jednotkách , známá také jako konstanta jemné struktury . V důsledku toho bude 1 s elektron v atomu vodíku cestovat přibližně 0,7% rychlostí světla. Ve stříbře (Z = 47) bude 1s elektron cestovat kolem 34% rychlosti světla, zatímco 1s elektron ve zlatě (Z = 79) bude cestovat asi 58% rychlostí světla.
Jakmile se dostaneme kolem stříbra, elektrony cestují relativistickými rychlostmi, což může dramaticky ovlivnit vlastnosti atomu. Například relativistická hmotnost elektronu je dána vztahem
$$ \ mathrm {m_ {rel} = \ frac {m_ {e}} {\ sqrt {1- (V_ {rel} / c ) ^ 2}}} $$
kde $ \ ce {m_ {e}, ~ V_ {rel} ~ a ~ c} $ jsou klidová elektronová hmotnost, rychlost elektronu a rychlost světla. Následující obrázek poskytuje grafické znázornění toho, jak se zvyšuje hmotnost elektronů se zvyšující se rychlostí elektronů.
následující rovnice souvisí poměr relativistického poloměru první Bohrovy dráhy $ \ ce {R_ {rel}} $ k normálnímu poloměru $ \ ce {R_ {o}} $, k relativistické rychlosti elektronu
$$ \ mathrm {\ frac {[R_ {rel}]} {[R_ {o}]} = \ sqrt {1- (V_ {rel} / c) ^ 2}} $$
Jak relativistická rychlost elektronu roste, zmenšuje se orbitální poloměr (výše uvedený poměr se zmenšuje). U stříbra se první Bohrův poloměr stahuje ~ 6%, zatímco u zlata je kontrakce ~ 18%.
Podívejte se na tyto dřívější odpovědi Chem SE a podívejte se na zajímavé fyzikální efekty, které mohou atomy vykazovat, když se jejich elektrony pohybují relativistickými rychlostmi.
odpověď
Pokud vezmete v úvahu základní stav atomu vodíku (Bohrův model), můžete rychlost vypočítat pomocí
$$ \ frac {m_ev ^ 2 } {a_0} = \ frac {1} {4 \ pi \ epsilon} \ frac {e ^ 2} {{a_0} ^ 2} $$
Získáte
$ $ v = e \ sqrt {\ frac {1} {4 \ pi \ epsilon m_ea_0}} $$
Po připojení těchto hodnot získáte rychlost přibližně 2187691,264 m / s, nebo jinými slovy 7,8 milionu kilometrů za hodinu .
Je to docela rychlé, zejména na něco, co se zaseklo v objem 6,21 $ 10 ^ {- 31} m ^ 3 $. Ve skutečnosti při této rychlosti mohl elektron ve skutečnosti obejít planetu za 18,4 sekundy! Myslím, že docela ohromující.
Odpovědět
Pokud se skutečně pohybovaly na těsných drahách, elektrony bude nepřetržitě vyzařovat energii, dokud nespadnou do jádra. Niels Bohr předpokládal, že existují jaksi stabilní orbitaly a „ignoroval“ pohyb, začátek kvantové teorie (spolu s Einsteinovou prací na fotoelektrickém jevu). Viz Bohrův model .
Když je elektron zrychlen (nebo zpomalen), na rozdíl od pobytu na jedné oběžné dráze, vydává bremsstrahlung (viz Bremsstrahlung ).
Komentáře
- Bohr ' neignoroval pohyb – v jeho modelu byly oběžné dráhy kruhové a dosud ' nebyly zavedeny orbitaly.
- Jde o to, že oběžník – nebo jakýkoli – oběžná dráha nepřetržitě vyzařovala energii, dokud elektron nespadl do jádra. Bohr byl nucen se této otázce vyhnout.