Wat verhinderd een elektron om op de kern te botsen? Ik zal even het probleem proberen schetsen voor u.
De kern is positief geladen en een elektron is negatief geladen. Via de wet van Coulomb kan men hier uit besluiten dat er een aantrekkende kracht is. Maar er moet ook een tegenwerkende kracht zijn die dit verhinderd anders zouden geen atoombindingen kunnen plaatsvinden aangezien er geen elektronen meer zouden over zijn.
De eerste moeilijkheid zit hem in het feit dat elektronen "banen" worden weergegeven door de dichtheidsfunctie van Schrodinger. Men kan de beweging dus niet beschouwen als een ECB of als een constante grootte van aantrekkings-afstotings kracht.
De tweede moeilijkheid is het bestaan van de zogenaamde zwakke kernkrachten. Deze nemen snel toe als het elektron dichter komt. Dus een beweging naar de kern toe (zal volgens Schrodinger ooit wel eens plaatsvinden) zal enkel maar versneld worden tot er een botsing plaatsvindt.
Ten derde zijn er bij de zwaardere atomen veel meer orbitalen met elektronen wat een bijkomende elektrische afstoting geeft (zie Coulomb)
En tenslotte nog een bemerking. Het gaat hier over subatomaire deeltjes. Deze zijn onderhevig aan andere wetten dan de basis mechanica.
Ik heb al veel rondgevraagd, zelf opgezocht en geredeneerd maar tot nu toe nog vruchteloos.
Hartelijk dank voor uw tijd bij voorbaat.
Dag Tijl,
Er zijn twee delen in mijn antwoord:
1) Het is niet omdat er aantrekkingskracht is tussen twee deeltjes dat die op elkaar gaan botsen, zelfs niet in de klassieke mechanica. Denk maar aan een planeet in een baan rond de zon. Een planeet kan altijd in die baan blijven zonder ooit op de zon te "vallen".
2) Op atoomschaal gelden de wetten van de kwantummechanica en die zijn heel verschillend van de klassieke mechanica. Volgens de kwantummechanica kan een atoom (kern + elektronen) maar in een discreet aantal energietoestanden zijn en er is een "laagste" energietoestand. Die toestanden kan je interpreteren als "orbitalen" of "banen" van een elektron rond de kern (zolang je maar in het achterhoofd houdt dat elektronen geen welbepaalde banen zoals een planeten rond de zon beschrijven).
Er kan dus geen toestand zijn met een energie die lager is dan de "laagste" energie en daarom kan een elektron niet dichter bij de kern komen. De onderliggende reden is het onzekerheidsprincipe van de kwantummechanica, dat verbiedt dat de positie van een kwantumdeeltje en de bewegingshoeveelheid tegelijkertijd gekend zijn. Als het elektron nog dichterbij de kern zou zitten dan de grondtoestand, dan moet zijn bewegingshoeveelheid groter worden volgens het onzekerheidsprincipe en dus ook zijn kinetische energie. Het resultaat is dat de totale energie groter wordt. (Als je denkt dat het duidelijker is met een berekening, stuur me dan maar een e-mail.)
Groetjes,
Philippe
Natuurkundige, Iowa State University
Er zijn nog geen reacties op deze vraag.
Enkel de vraagsteller en de wetenschapper kunnen reageren op een antwoord.
© 2008-2026
Ik heb een vraag wordt gecoördineerd door Eos wetenschap. Voor vragen over het platform kan je terecht bij ikhebeenvraag@eos.be
