Teilchenmodell

[ThTs]

Ihr (die Physik Freaks unter euch) redet in anderen Threads doch so gerne davon, dass das Bohrsche Atommodell völlig veraltet sei aber dennoch in Deutschland gelehrt wird. Ihr macht mich neugierig. Ich würde mich daher sehr über eine Art allgemeine Zusammenfassung freuen, die auch durchaus etwas tiefer gehen könne (ich hörte mal was von Quarks und Leptonen).

Vielen Dank schon mal

[Bynaus]

Prinzipiell kannst du das im allerersten Post des Threads, der in meiner Sig verlinkt ist, nachschlagen.

Das bohrsche Atommodell sah die Elektronen den Kern wie kleine Planeten ihre Sonne umkreisen. Dies ist jedoch spätestens seit der Entdeckung der Heisenbergschen Unschärferelation (HBUR) überholt, denn wenn sich jedes Elektron auf einer genau definierten Bahn befindet, kennt man damit sowohl seinen Ort sowie seinen Impuls, was die HBUR genau verbietet.
Die "moderne" Chemie sieht die Elekronen nun also nicht mehr als punktförmige Teilchen, sondern als Wolken an, welche die Wahrscheinlichkeit beschreiben, mit der sich das Elektron (besser gesagt, dessen Ladung) an einem bestimmten Ort aufhält. Diese Wolken kreisen nicht um den Kern oder so was. Sie sind dort am dichtesten, wo die Wahrscheinlichkeit am grössten ist.

Dieses Modell löst einige andere Probleme, wie zB die Polarität gewisser Verbindungen, gibt also zum Beispiel eine Antwort auf die Frage, warum H-O-C-(Cl)3 eine stärkere Säure als H-O-C-(H)3 ist, was mit dem alten Modell nicht möglich war.

[ThTs]

Hat mir schon sehr geholfen, meinen Dank.

Nun ja, ich hab mir den Thread durchgelesen fand aber leider nicht das was ich gerne haben wollte.

Wo finde ich in dieser Richtung noch Quellen im Internet? Oder bzw. wo sucht man eigentlich am besten nach sollen Techniksachen?

[Muli]

Original geschrieben von Bynaus

Das bohrsche Atommodell sah die Elektronen den Kern wie kleine Planeten ihre Sonne umkreisen. Dies ist jedoch spätestens seit der Entdeckung der Heisenbergschen Unschärferelation (HBUR) überholt, denn wenn sich jedes Elektron auf einer genau definierten Bahn befindet, kennt man damit sowohl seinen Ort sowie seinen Impuls, was die HBUR genau verbietet.
Die "moderne" Chemie sieht die Elekronen nun also nicht mehr als punktförmige Teilchen, sondern als Wolken an, welche die Wahrscheinlichkeit beschreiben, mit der sich das Elektron (besser gesagt, dessen Ladung) an einem bestimmten Ort aufhält. Diese Wolken kreisen nicht um den Kern oder so was. Sie sind dort am dichtesten, wo die Wahrscheinlichkeit am grössten ist.

kurzes EDIT:
Man spricht hier von einem Orbitalmodell. Diese Elektronewolken nennt man Orbitale.
Nachschauen solltest du mal unter dem Stichwort MO-Theorie.
Vieles dazu aknnst du auch im Chemie-online-Forum erfahren, dass hier auf so ziemlich jeder Seite unten verlinkt ist.

Dies wird in Schulen aber auch gelehrt. Allerdings wird zum Grundverständnis der Materie, und da ds Atommodell langsam aufgebaut wird, auch das Bohr´sche Atommodell zu Grunde gelegt.
Gruß Sebastian

[Spocky]

Wenn man heute von Teilchen spricht, dann sind das nicht nur Teilchen, sondern immer auch Wellen. Man kann daher den AUfenthaltsort der einzelnen "Teilchen" auch immer in einer (ich glaube, die heißt sogar) Wellenfunktion formulieren, wobei man nie genau Bewegungsrichtung und Aufenthaltsort ermitteln kann. Je genauer man das eine bestimmt, desto ungenauer wird das andere.

[Bynaus]

Korrekt sind es Impuls und Ort, die nicht gleichzeitig bekannt sein können. Warum das so ist, kann man sich folgendermassen verdeutlichen.

dp * dr = C

Dabei ist dp die Unsicherheit über den Impuls und dr die Unsicherheit über den Ort, die miteinander multipliziert eine Konstante C ergeben. Je genauer man nun den Impuls eines Teilchens kennt, das heisst, je kleiner die Unsicherheit dp wird, desto grösser muss dr sein, damit sich das selbe Produkt C ergibt. Dies gilt natürlich auch umgekehrt.

[squatty]

Nun das mit dem lehrern ist derzeit so: (in bayern an einem Mathematisch - naturwissenschaftlichen Gymnasium).

Zunächst gibt es in der 9. Klasse, in der man Chemie anfängt, das Bohr-Modell. Einfach weil es das leichteste ist.
Dann hört man erstmal eine ganze Weile überhaupt nichts mehr über Atommodelle etc.
Erst in der 11. Klasse kommt dann das oirbitalmodell mit allen variationen (s,p,d,f).

Nur als kurze Zwischenbemerkung und zur Erklärung.

[Spocky]

Original geschrieben von Bynaus
Korrekt sind es Impuls und Ort, die nicht gleichzeitig bekannt sein können. Warum das so ist, kann man sich folgendermassen verdeutlichen.

Richtig, ja. Impuls war das Wort. das mir grad nicht über die Fingerspitzen hopsen wollte. Aber ich hoffe, es hat jeder auch so verstanden, worauf ich hinaus wollte.

[notschefix]

Die Wellenfunktion des Teilchen beschreibt dieses teilchen vollkommen, Ort und Impuls is alles vorhanden. Die Wellenfunktion ist aber nur eine mathematisches Konstrukt, mit der man Quantenteilchen beschrieben kann, sie hat mit dem was man mißt nicht wirklkch etwas zu tun. Man muss sich klarmachen, das es unmöglich ist, ein quantenteilchen kontinuierlich zu beobachten. In der klassischen Mechanik ist das kein Problem (man kann die Kugel die da über den Tisch rollt die ganze Zeit über beobachten), aber in der Quantenmechanik ist dieses unmöglich, da man nur diskrete Messungen vornehmen kann, da ein "Nachweis" ja nur dadurch stattfinden kann, das ein Photon ausgetauscht wird, welches von einem Detektor nachgewiesen wird. Aber das zu messende Objekt (zum Beispiel ein Atom) kann nicht kontinuierlich Photonen abstrahlen, dieses sind ja diskrete Prozesse.

Mißt man also zwei identische Quantenteilchen zu einer Zeit t und dieselben zwei zu einer späteren Zeit t1 ist es unmöglich zu sagen, welches der Teilchen welches ist (, ich hoff is klar, was gemeint ist), da man sie in der Zwischenzeit nicht beobachten konnte.

Man kann also sagen: Der klassischen Mechanik liegt die Kontinuumshypothese zugrunde, der Quantenphysik die Atomhypothese (die nur diskrete Messugnen zulässt)

So, jetzt nochmal zur Wellenfunktion: Die HBUS is schon in der Wellenfunktion verankert (man könnte ja denken, das die unschärfe erst durch den Messprozess entsteht), sie ist nunmal fundamentaler Bestandteil der Quantenmechanik...

Interessant ist aber folgendes: Wenn man die x-Komponente des Ortes des Teilchens und die y-Komponente des impulses des Teilchens mißt, kann man beide exakt messen...die HBUS gilt nur für gleiche Komponenten von Ort und Impuls eines Teilchens.

[Noulder]

Original geschrieben von notsch

(man könnte ja denken, das die unschärfe erst durch den Messprozess entsteht)

Das ist aber genauso richtig.
Durch jede Messung wird das zu Messende verändert.
Das ist bei "großen" Sachen kein Problem. Leg ein Lineal an, miss und ignorier die Verformung, welche durch das Lineal am Objekt entstanden ist.
Aber sobald mann in den Bereich der Quantenmechanik kommt ist ein genaues Messen weitgehend unmöglich, da die für die Messung aufgebrachte Energie das Objekt grundlegend verändert.

[Bynaus]

Ich glaube, notsch meint, dass es nicht einfach ein Problem des heutigen Messens ist. Es ist also nicht so, dass man einfach die messverfahren optimieren könnte, und schon könnte man die Dinge doch messen.

[Spocky]

Original geschrieben von Bynaus
Ich glaube, notsch meint, dass es nicht einfach ein Problem des heutigen Messens ist. Es ist also nicht so, dass man einfach die messverfahren optimieren könnte, und schon könnte man die Dinge doch messen.

Naja, das kann eigentlich niemand genau wissen. Wir wissen nicht, ob es theoretisch doch möglich ist, Messverfahren zu entwickeln, die keinen Einfluss auf die Umgebung haben. Beispielsweise könnte dies funktionieren, wenn wir uns in mehr Dimensionen bewegen könnten. Ein dreidimensionales Lineal hat ja auch keinen Einfluss auf eine eindimensionale Strecke, zumindest, wenn sie wirklich eindimensional ist und nicht auf einem dreisimensionalen Papier.

Weiß jemand ob und welche Kräfte zwischen Dimensionen wirken?

[notschefix]

Original geschrieben von Spocky
Naja, das kann eigentlich niemand genau wissen. Wir wissen nicht, ob es theoretisch doch möglich ist, Messverfahren zu entwickeln, die keinen Einfluss auf die Umgebung haben.

Das is ja gerade die Sache, die ich meinte. Selbst wenn es solche Instrumente gäbe würden wir im rahmen der QM immer noch eine gewisse unschärfe messen. Das ist einfach in der Natur der QM verankert.

Es gibt da den Ortsraum (sowas wie unsere Welt) und den Impulsraum (also sowas wie unsere Welt nur mit den Impulsen der Teilchen). Beide sind gekoppelt über die sogenannte Fouriertransformation.

will man nubn ein Teilchen ohne Unschärfe messe, dann muss man im Ortsraum einen Peak haben und im Impulsraum einen Peak. Das wäre dann eine Messung ohne Unschärfe.

Nun liegt es aber leider in der Natur der Fouriertransformation, dass wenn du im Ortsraum einen scharfen Peak hast (für die Mathematiker unter uns: einen deltaförmigen Peak), dann hast du im Impelsraum eine gerade paralell zur x-Achse, also genau das Gegenteil von einem Peak.

Je breiter Du die Ausdehnug im Ortsraum mißt, desto schmaler wird in unserem Beispiel die Ausdehnung im Impulsraum. Aber im Rahmen der QM ist es unmölich Ort und Impuls beide scharf zu messen!

[Bynaus]

Wirklich eindimensionale Objekte sind sowieso nicht möglich. Ich würde mich notschs Antwort anschliessen (auch wenn ich sie so nicht hätte geben können), es ist einfach PRINZIPIELL unmöglich, Messungen ohne Einflussnahme durchzuführen. Das hat mit dem Charakter von Messungen zu tun. "wir stellen den Zustand fest." Dies ist nur möglich, wenn irgendetwas die Informationen über den Zustand zu uns "bringt". Sobald aber ein Teil von dem Objekt, das wir untersuchen wollen, zu uns kommt (und sei es nur die Information über den Zustand), so ist das Objekt nicht mehr dasselbe, eben weil ein Teil davon zu uns gekommen ist. Das Problem bleibt das selbe, wenn man aktiv misst, das Problem mit der Information bleibt das selbe. Ich hoffe, das war jetzt verständlich, ich habe da so meine Zweifel... :-)

[Spocky]

Original geschrieben von Bynaus
"wir stellen den Zustand fest." Dies ist nur möglich, wenn irgendetwas die Informationen über den Zustand zu uns "bringt".

Oki, das leuchtet ein.

Allerdings bin ich der meinung, dass wir als 3D Wesen gar nicht feststellen können, ob es 1D oder 2D Dinge gibt, da wir gar nicht die Sinnesorgane und Messverfahren haben können, dieses festzustellen. Aber wer weiß, vielleicht sind sie mitten unter uns *umguck*

Ne Quatsch. Wie ich ja schon mal bei den unlogischen Rassen bemerkt hab, sind zumindest 2D Wesen nicht möglich.