Elektronit, kuten me kaikki tiedämme, ovat uskomattoman pieniä. Pienemmillä asioilla on taipumus liikkua nopeammin, eikö? Joten kuinka nopeasti ottaen huomioon kuinka pienet ne ovat? Muuttaako kahden atomin välinen elektronegatiivisuus myös elektronin nopeutta?
Kommentit
- Mitä tarkoitat kahden atomin välisellä elektronegatiivisuudella?
- Elektronegatiivisuus on taipumus houkutella jaettuja elektroneja kohti itseään. Mietin, jos elektronia vedetään kahden atomin väliin, muuttaako se sen nopeutta?
- Joten tarkoitat elektronegatiivisuuden eroa – sinun tulisi muokata tätä. Elektronit ovat erittäin nopeita, mutta arvioijia niiden pienen massan kuin koon vuoksi.
- noin (1/137) c vetyatomin perustilassa. Kirjoitan vastauksen ', mutta tässä on jo hyvä vastaus: physics.stackexchange.com/questions/20187/…
- Mieli ymmällään 7,8 miljoonaa kilometriä tunnissa.
Vastaa
Ensimmäisellä Bohr-kiertoradalla kulkevan elektronin nopeuden suhde valonopeuteen saadaan kätevästä yhtälöstä
$$ \ mathrm {V_ {rel} = \ frac {[Z]} {[137]}} $$
missä Z on tarkasteltavan elementin atominumero ja 137 on valon nopeus atomiyksiköissä , joka tunnetaan myös nimellä hienorakenteen vakio . Näin ollen 1s-elektroni vetyatomissa kulkee noin 0,7%: n valon nopeudella. Hopeassa (Z = 47) 1s-elektroni kulkee noin 34% valon nopeudesta, kun taas 1s-elektroninen kulta (Z = 79) kulkee noin 58%: n valonopeudella.
Kun olemme päässeet hopean ympärille, elektronit liikkuvat relativistisilla nopeuksilla, mikä voi vaikuttaa dramaattisesti atomin ominaisuuksiin. Esimerkiksi elektronin relativistisen massan antaa
$$ \ mathrm {m_ {rel} = \ frac {m_ {e}} {\ sqrt {1- (V_ {rel} / c ) ^ 2}}} $$
missä $ \ ce {m_ {e}, ~ V_ {rel} ~ ja ~ c} $ ovat elektronin lepomassa, elektronin nopeus ja valon nopeus vastaavasti. Seuraava kuva esittää graafisen esityksen siitä, kuinka elektronimassa kasvaa elektroninopeuden kasvaessa.
seuraava yhtälö kuvaa ensimmäisen Bohr-kiertoradan $ \ ce {R_ {rel}} $ suhteellisen suhteellisen säteen suhteeseen normaaliin säteeseen $ \ ce {R_ {o}} $, elektronin suhteelliseen nopeuteen
$$ \ mathrm {\ frac {[R_ {rel}]} {[R_ {o}]} = \ sqrt {1- (V_ {rel} / c) ^ 2}} $$
Elektronin suhteellisen nopeuden kasvaessa kiertoradan säde supistuu (yllä oleva suhde pienenee). Hopean osalta Bohrin ensimmäinen säde supistuu ~ 6%, kun taas kullan supistuminen on ~ 18%.
Katsomalla näitä aikaisempia Chem SE: n vastauksia näet mielenkiintoisia fyysisiä vaikutuksia, joita atomit voivat osoittaa elektroniensa kulkiessa suhteellisilla nopeuksilla.
vastaus
No, jos otat huomioon vetyatomin perustilan (Bohrin malli), voit laskea nopeuden käyttämällä
$$ \ frac {m_ev ^ 2 } {a_0} = \ frac {1} {4 \ pi \ epsilon} \ frac {e ^ 2} {{a_0} ^ 2} $$
Saat
$ $ v = e \ sqrt {\ frac {1} {4 \ pi \ epsilon m_ea_0}} $$
Kun liität nämä arvot, nopeus on noin 2187691,264 m / s, eli toisin sanoen 7,8 miljoonaa kilometriä tunnissa .
Se on melko nopea, varsinkin jos jokin on jumissa volyymi 6,21 dollaria × 10 ^ {- 31} m ^ 3 dollaria. Itse asiassa tällä nopeudella elektroni voisi itse asiassa kiertää maapalloa 18,4 sekunnissa! Melko hämmästyttävä kai.
Vastaa
Jos he todella liikkuivat tiukoilla kiertoradoilla, elektronit säteilisi jatkuvasti energiaa, kunnes ne putosivat ytimeen. Niels Bohr oletti, että kiertoradat olivat jotenkin vakaat, ja ”sivuutti” liikkeen, kvanttiteorian alun (yhdessä Einsteinin valosähköistä vaikutusta koskevan työn kanssa). Katso Bohr-malli .
Kun elektroni kiihtyy (tai hidastuu), toisin kuin pysyminen yhdellä kiertoradalla, se lähettää bremsstrahlungia (katso Bremsstrahlung ).
Kommentit
- Bohr ei ' ei ohittanut liikettä – hänen mallinsa kiertoradat olivat pyöreitä, ja haven ' ei tuonut kiertoratoja.
- Asia on, että pyöreä – tai mikä tahansa – kiertorata säteili jatkuvasti energiaa, kunnes elektroni putosi ytimeen. Bohr joutui sivuuttamaan asian.