Les électrons, comme nous le savons tous, sont incroyablement petits. Les petites choses ont tendance à aller plus vite, non? Alors exactement à quelle vitesse compte tenu de leur petite taille? De plus, l’électonégativité entre deux atomes modifie-t-elle la vitesse de l’électron?
Commentaires
- Que voulez-vous dire par électonégativité entre deux atomes?
- Lélectronégativité est la tendance à attirer les électrons partagés vers elle-même. Je me demandais si un électron est tiré entre 2 atomes, est-ce que cela modifierait sa vitesse?
- Vous voulez dire la différence délectronégativité – vous devriez éditer ceci. Les électrons sont très rapides, mais évaluent en raison de leur masse inférieure à la taille.
- environ (1/137) c pour létat fondamental de latome dhydrogène. Jécris une réponse ' mais il y en a déjà une bonne ici: physics.stackexchange.com/questions/20187/…
- Un incroyable 7,8 millions de kilomètres à lheure.
Réponse
Le rapport de la vitesse dun électron voyageant dans la première orbite de Bohr à la vitesse de la lumière est donné par léquation pratique
$$ \ mathrm {V_ {rel} = \ frac {[Z]} {[137]}} $$
où Z est le numéro atomique de lélément considéré et 137 est la vitesse de la lumière en unités atomiques , également appelée la constante de structure fine . Par conséquent, un électron 1s dans latome dhydrogène voyagera à environ 0,7% de la vitesse de la lumière. Dans largent (Z = 47), lélectron 1s parcourra environ 34% de la vitesse de la lumière, tandis que lélectron 1s en or (Z = 79) voyagera à environ 58% de la vitesse de la lumière.
Une fois que nous atteignons environ largent, les électrons voyagent à des vitesses relativistes et cela peut avoir un impact considérable sur les propriétés de latome. Par exemple, la masse relativiste dun électron est donnée par
$$ \ mathrm {m_ {rel} = \ frac {m_ {e}} {\ sqrt {1- (V_ {rel} / c ) ^ 2}}} $$
où $ \ ce {m_ {e}, ~ V_ {rel} ~ et ~ c} $ sont la masse au repos de lélectron, la vitesse de lélectron et le vitesse de la lumière respectivement. La figure suivante fournit une représentation graphique de la façon dont la masse de lélectron augmente lorsque la vitesse de lélectron augmente.
Le léquation suivante rapporte le rapport du rayon relativiste de la première orbite de Bohr $ \ ce {R_ {rel}} $ au rayon normal $ \ ce {R_ {o}} $, à la vitesse relativiste de lélectron
$$ \ mathrm {\ frac {[R_ {rel}]} {[R_ {o}]} = \ sqrt {1- (V_ {rel} / c) ^ 2}} $$
À mesure que la vitesse relativiste de lélectron augmente, le rayon orbital se contracte (le rapport ci-dessus devient plus petit). Pour largent, le premier rayon de Bohr se contracte denviron 6%, tandis que pour lor, la contraction est denviron 18%.
Regardez ces réponses précédentes de Chem SE pour voir les effets physiques intéressants que les atomes peuvent présenter lorsque leurs électrons voyagent à des vitesses relativistes.
Réponse
Eh bien, si vous considérez létat fondamental de latome dhydrogène (modèle de Bohr), vous pouvez calculer la vitesse en utilisant
$$ \ frac {m_ev ^ 2 } {a_0} = \ frac {1} {4 \ pi \ epsilon} \ frac {e ^ 2} {{a_0} ^ 2} $$
Vous obtenez
$ $ v = e \ sqrt {\ frac {1} {4 \ pi \ epsilon m_ea_0}} $$
En branchant ces valeurs, vous obtenez une vitesse denviron 2187691,264 m / s, ou en dautres termes, 7,8 millions de kilomètres par heure .
Cest assez rapide, surtout pour quelque chose qui est coincé dans un volume de 6,21 $ × 10 ^ {- 31} m ^ 3 $. En fait, à cette vitesse, lélectron pourrait, en fait, faire le tour du globe en 18,4 secondes! Assez époustouflant, je suppose.
Réponse
Sils se déplaçaient effectivement sur des orbites serrées, les électrons irradieraient continuellement de lénergie jusquà ce quils tombent dans le noyau. Niels Bohr a postulé quil y avait des orbitales stables et a « ignoré » le mouvement, le début de la théorie quantique (avec le travail dEinstein sur leffet photoélectrique). Voir Modèle de Bohr .
Lorsquun électron est accéléré (ou décéléré), au lieu de rester sur une orbitale, il émet des bremsstrahlung (voir Bremsstrahlung ).
Commentaires
- Bohr didn ' t ignorer le mouvement – dans ses modèles, les orbites étaient circulaires, et nont ' t introduit des orbitales.
- Le point est quune circulaire – ou nimporte quel – lorbite irradierait continuellement de lénergie jusquà ce que lélectron tombe dans le noyau. Bohr a été obligé déviter ce problème.