Elektroner är, som vi alla vet, otroligt små. Mindre saker tenderar att röra sig snabbare, eller hur? Så exakt hur snabbt med tanke på hur små de är? Ändrar också elektronegativiteten mellan två atomer elektronens hastighet?
Kommentarer
- Vad menar du med elektronegativitet mellan två atomer?
- Elektronegativitet är tendensen att locka delade elektronik mot sig själv. Jag undrade om en elektron dras mellan två atomer, skulle det förändra dess hastighet?
- Så du menar skillnad i elektronegativitet – du borde redigera detta. Elektroner är mycket snabba, men värderar på grund av sin låga massa än storlek.
- Cirka (1/137) c för väteatomens jordtillstånd. Jag ' d skriver ett svar men det finns redan ett bra här: physics.stackexchange.com/questions/20187/…
- En otrolig 7,8 miljoner kilometer i timmen.
Svar
Förhållandet mellan en elektron som färdas i den första Bohr-banan och ljusets hastighet ges av praktisk ekvation
$$ \ mathrm {V_ {rel} = \ frac {[Z]} {[137]}} $$
där Z är atomnummer för det aktuella elementet och 137 är ljusets hastighet i atomenheter , även känd som den fina strukturen konstant . Följaktligen kommer en 1s-elektron i väteatomen att färdas med ungefär 0,7% ljusets hastighet. I silver (Z = 47) kommer 1-elektronen att färdas runt 34% av ljusets hastighet, medan 1-elektronen i guld (Z = 79) kommer att färdas med cirka 58% ljusets hastighet.
När vi når upp till cirka silver, rör sig elektronerna med relativistiska hastigheter och detta kan dramatiskt påverka atomens egenskaper. Till exempel ges den relativistiska massan av en elektron av
$$ \ mathrm {m_ {rel} = \ frac {m_ {e}} {\ sqrt {1- (V_ {rel} / c ) ^ 2}}} $$
där $ \ ce {m_ {e}, ~ V_ {rel} ~ och ~ c} $ är elektronens vilmassa, elektronens hastighet och ljusets hastighet. Följande figur ger en grafisk representation av hur elektronmassan ökar när elektronhastigheten ökar.
följande ekvation relaterar förhållandet mellan den relativistiska radien för den första Bohr-banan $ \ ce {R_ {rel}} $ till den normala radien $ \ ce {R_ {o}} $, till elektronens relativistiska hastighet
$$ \ mathrm {\ frac {[R_ {rel}]} {[R_ {o}]} = \ sqrt {1- (V_ {rel} / c) ^ 2}} $$
När elektronens relativistiska hastighet ökar, kretsar omloppsradien (förhållandet ovan blir mindre). För silver kontraherar den första Bohr-radien ~ 6%, medan för guld är kontraktionen ~ 18%.
Titta på dessa tidigare Chem SE-svar för att se de intressanta fysiska effekterna som atomer kan uppvisa när deras elektroner färdas vid relativistiska hastigheter.
Svar
Tja, om du tar hänsyn till marktillståndet för väteatom (Bohrs modell) kan du beräkna hastigheten med
$$ \ frac {m_ev ^ 2 } {a_0} = \ frac {1} {4 \ pi \ epsilon} \ frac {e ^ 2} {{a_0} ^ 2} $$
Du får
$ $ v = e \ sqrt {\ frac {1} {4 \ pi \ epsilon m_ea_0}} $$
Om du ansluter dessa värden får du hastighet till att vara ungefär 2187691.264 m / s, eller med andra ord, 7,8 miljoner kilometer i timmen .
Det är ganska snabbt, speciellt för något som sitter fast i en volym på $ 6,21 × 10 ^ {- 31} m ^ 3 $. I själva verket, vid denna hastighet, kunde elektronen faktiskt kringgå världen på 18,4 sekunder! Ganska överraskande antar jag.
Svar
Om de faktiskt rörde sig i trånga banor, elektroner skulle kontinuerligt utstråla energi tills de föll i kärnan. Niels Bohr postulerade att det på något sätt var stabila orbitaler och ”ignorerade” rörelsen, början på kvantteorin (tillsammans med Einsteins arbete med den fotoelektriska effekten). Se Bohr-modell .
När en elektron accelereras (eller retarderas), i motsats till att stanna i en omlopp, avger den bremsstrahlung (se Bremsstrahlung ).
Kommentarer
- Bohr ignorerade inte ' t ignorerade rörelse – i hans modell var banorna cirkulära och hade inte ' t införde orbitaler.
- Poängen är att en cirkulär – eller vilken som helst – omloppsbana skulle ständigt utstråla energi tills elektronen föll i kärnan. Bohr tvingades gå bort från den frågan.