Gli elettroni, come tutti sappiamo, sono incredibilmente piccoli. Le cose più piccole tendono a muoversi più velocemente, giusto? Quindi esattamente quanto velocemente considerando quanto sono piccoli? Inoltre, lelettonegatività tra due atomi altera la velocità dellelettrone?
Commenti
- Cosa intendi per elettonegatività tra due atomi?
- Lelettronegatività è la tendenza ad attrarre verso se stessa gli elettroni condivisi. Mi chiedevo se un elettrone viene trascinato tra 2 atomi, questo altererebbe la sua velocità?
- Quindi intendi differenza di elettronegatività – dovresti modificarlo. Gli elettroni sono molto veloci, ma valutano a causa della loro massa ridotta rispetto alle dimensioni.
- circa (1/137) c per lo stato fondamentale dellatomo di idrogeno. Vorrei ' scrivere una risposta ma ce nè già una valida qui: physics.stackexchange.com/questions/20187/…
- Incredibili 7,8 milioni di chilometri allora.
Risposta
Il rapporto tra la velocità di un elettrone che viaggia nella prima orbita di Bohr e la velocità della luce è dato dalla pratica equazione
$$ \ mathrm {V_ {rel} = \ frac {[Z]} {[137]}} $$
dove Z è il numero atomico dellelemento in esame e 137 è la velocità della luce in unità atomiche , nota anche come la costante di struttura fine . Di conseguenza un elettrone 1s nellatomo di idrogeno viaggerà a circa lo 0,7% della velocità della luce. In argento (Z = 47) lelettrone 1s viaggerà intorno al 34% della velocità della luce, mentre lelettrone 1s in oro (Z = 79) viaggerà a circa il 58% della velocità della luce.
Una volta che ci avviciniamo allargento, gli elettroni viaggiano a velocità relativistiche e questo può avere un impatto drammatico sulle proprietà dellatomo. Ad esempio, la massa relativistica di un elettrone è data da
$$ \ mathrm {m_ {rel} = \ frac {m_ {e}} {\ sqrt {1- (V_ {rel} / c ) ^ 2}}} $$
dove $ \ ce {m_ {e}, ~ V_ {rel} ~ e ~ c} $ sono la massa a riposo dellelettrone, la velocità dellelettrone e la velocità della luce rispettivamente. La figura seguente fornisce una rappresentazione grafica di come la massa dellelettrone aumenta allaumentare della velocità dellelettrone.
la seguente equazione mette in relazione il rapporto del raggio relativistico della prima orbita di Bohr $ \ ce {R_ {rel}} $ con il raggio normale $ \ ce {R_ {o}} $, con la velocità relativistica dellelettrone
$$ \ mathrm {\ frac {[R_ {rel}]} {[R_ {o}]} = \ sqrt {1- (V_ {rel} / c) ^ 2}} $$
Quando la velocità relativistica dellelettrone aumenta, il raggio orbitale si contrae (il rapporto di cui sopra si riduce). Per largento, il primo raggio di Bohr si contrae del 6% circa, mentre per loro la contrazione è del 18% circa.
Guarda queste precedenti risposte di Chem SE per vedere gli interessanti effetti fisici che gli atomi possono esibire quando i loro elettroni viaggiano a velocità relativistiche.
Risposta
Bene, se consideri lo stato fondamentale dellatomo di idrogeno (modello di Bohr), puoi calcolare la velocità utilizzando
$$ \ frac {m_ev ^ 2 } {a_0} = \ frac {1} {4 \ pi \ epsilon} \ frac {e ^ 2} {{a_0} ^ 2} $$
Ottieni
$ $ v = e \ sqrt {\ frac {1} {4 \ pi \ epsilon m_ea_0}} $$
Collegando questi valori, si ottiene una velocità di circa 2187691,264 m / s, o in altre parole, 7,8 milioni di chilometri allora .
È abbastanza veloce, soprattutto per qualcosa che è bloccato in un volume di $ 6,21 × 10 ^ {- 31} m ^ 3 $. Infatti, a questa velocità, lelettrone potrebbe, infatti, circumnavigare il globo in 18,4 secondi! Immagino piuttosto sbalorditivo.
Risposta
Se effettivamente si muovevano su orbite strette, gli elettroni irradieranno continuamente energia fino a quando non cadranno nel nucleo. Niels Bohr postulò che esistessero orbitali in qualche modo stabili e “ignorò” il movimento, linizio della teoria quantistica (insieme al lavoro di Einstein sulleffetto fotoelettrico). Vedi Modello di Bohr .
Quando un elettrone viene accelerato (o decelerato), invece di rimanere in un orbitale, emette bremsstrahlung (vedi Bremsstrahlung ).
Commenti
- Bohr ' non ha ignorato il movimento – nel suo modello le orbite erano circolari e hanno ' t introdotto orbitali.
- Il punto è che una circolare – o qualsiasi – lorbita irradiava continuamente energia fino a quando lelettrone non cadeva nel nucleo. Bohr fu costretto a eludere la questione.