ご存知のように、電子は非常に小さいです。小さいものは速く動く傾向がありますよね?それで、それらがどれほど小さいかを考えると、正確にどれくらい速いのでしょうか?また、2つの原子間の電気陰性度は電子の速度を変化させますか?
コメント
- 2つの原子間の電気陰性度とはどういう意味ですか?
- 電気陰性度は、共有電子をそれ自体に引き付ける傾向です。電子が2つの原子の間で引っ張られているのだろうかと思っていたのですが、それによって速度が変わるのでしょうか?
- つまり、電気陰性度の違いを意味します。これを編集する必要があります。電子は非常に高速ですが、サイズよりも質量が小さいため評価が高くなります。
- 水素原子の基底状態の場合は約(1/137)cです。 '答えを書きますが、ここにはすでに良い答えがあります: physics.stackexchange.com/questions/20187/ …
- 時速780万キロメートルという驚異的な気がします。
回答
最初のボーア軌道を移動する電子の速度と光速の比率は、便利な方程式
$$ \ mathrm {V_ {rel} = \ frac {[Z]} {[137]}} $$
where Zは検討中の要素の原子番号であり、137は原子単位での光速であり、微細構造定数。その結果、水素原子内の1s電子は、光速の約0.7%で移動します。銀(Z = 47)では1s電子は光速の約34%で移動し、金(Z = 79)では1s電子は光速の約58%で移動します。
銀の周りに到達すると、電子は相対論的な速度で移動し、これは原子の特性に劇的な影響を与える可能性があります。たとえば、電子の相対論的質量は次の式で与えられます。
$$ \ mathrm {m_ {rel} = \ frac {m_ {e}} {\ sqrt {1-(V_ {rel} / c )^ 2}}} $$
ここで、$ \ ce {m_ {e}、〜V_ {rel}〜および〜c} $は、電子の静止質量、電子の速度、およびそれぞれ光速。次の図は、電子の速度が増加するにつれて電子の質量がどのように増加するかをグラフで表したものです。
次の式は、最初のボーア軌道の相対論的半径$ \ ce {R_ {rel}} $と、通常の半径$ \ ce {R_ {o}} $の比率、および電子の相対論的速度
に関連しています。
$$ \ mathrm {\ frac {[R_ {rel}]} {[R_ {o}]} = \ sqrt {1-(V_ {rel} / c)^ 2}} $$
電子の相対論的速度が増加すると、軌道半径は縮小します(上記の比率は小さくなります)。銀の場合、最初のボーア半径は約6%収縮しますが、金の場合、収縮は約18%です。
これらの初期のChemSEの回答を見て、原子が電子が移動するときに示す興味深い物理的効果を確認してください。相対論的な速度で。
回答
水素原子の基底状態(ボーアのモデル)を考慮すると、
$$ \ frac {m_ev ^ 2を使用して速度を計算できます。 } {a_0} = \ frac {1} {4 \ pi \ epsilon} \ frac {e ^ 2} {{a_0} ^ 2} $$
取得
$ $ v = e \ sqrt {\ frac {1} {4 \ pi \ epsilon m_ea_0}} $$
これらの値を差し込むと、速度は約2187691.264 m / sになります。つまり、 毎時780万キロメートル。
非常に高速です。特に、 $ 6.21×10 ^ {-31} m ^ 3 $のボリューム。実際、この速度では、電子は実際、18.4秒で地球を一周することができます!かなり気が遠くなるようなことだと思います。
答え
実際に狭い軌道を移動した場合、電子それらが核に落ちるまで継続的にエネルギーを放射します。ニールス・ボーアは、何らかの形で安定した軌道があり、運動を「無視」したと仮定しました。これは、量子論の始まりです(アインシュタインの光電効果に関する研究とともに)。ボーアモデル<を参照してください。 / a>。
電子が1つの軌道にとどまるのではなく、加速(または減速)されると、ブレムストラルンを放出します( Bremsstrahlung )。
コメント
- ボーアは動きを無視しませんでした' -彼のモデルでは、軌道は円形であり、'は軌道を導入していません。
- 要点は、円形-または任意-です。軌道は、電子が核に落ちるまで継続的にエネルギーを放射します。ボーアはその問題を回避することを余儀なくされました。