Warum fällt das Elektron nicht in den Atomkern?

He, Moritz,

der Vorredner hat Recht, die Fliehkräfte wirken der elektromagnetischen Anziehungskraft zwischen positiv geladenen Kern entgegen. Das bedeutet, das, je dichter das Elektron sich am Kern befindet, je höher dessen Geschwindigkeit.

Ein Vereinfachtes Atommodell ist das Schalenmodell, bei dem die Elektronen in konzentrischen Schalen bzw. Sphären um den Atomkern aus Protonen und Neutronen verteilt sind. Jede Schale entspricht dabei einer bestimmten Entfernung bzw. einem möglichen Energieniveau, da die Energie des Elektrons um so höher ist, je dichter es sich am Kern befindet, respektive je höher seine Geschwindigkeit.

Da alle Elektronen die gleiche Ladung aufweisen - negative elektromagnetische Ladung - stoßen sie sich gegenseitig ab, so dass bei einem Elektronenbesatz einer Schale mit mehr als einem Elektron diese Teilchen sich nicht berühren.

Das bedeutet aber auch, dass nicht jede Schale mit einer beliebigen Anzahl von Elektronen besetzt werden kann. In der dichtesten Schale können beispielsweise maximal 2 Elektronen enthalten sein. Ein drittes Elektron würde somit in die nächst höhere (weiter außerhalb des Kerns) liegende Schale verschoben. Bei diesen Zusammenhängen spricht man auch von der sog. Elektronenkonfiguration.

Eine Verfeinerung des Schalenmodells bildet das Elkektronenorbitalmodell. Es gelten dabei weitere Regeln: beispielsweise müssen sich die Elektronen innerhalb eines Orbitals in mindestens einer Quantenzahl unterscheiden. Qantenzahlen können die Orbitalbezeichnung, die Ladung, Energie (Geschwindigkeit) oder die Drehrichtung des Elektrons sein. Die Drehrichtung wird auch als Spin bezeichnet.

Die Elektronen eines Orbitals besitzen mindestens unterschiedlichen Spin. Es bestehen s-, p-, d- und g-Orbitale (in aufsteigender Reihenfolge vom Kern nach wissen.

Chemische Bindung erfolgt als sog. kovalente Bindung zwischen den Elektronen der äußersten Schalen/Orbitale zweier Atome, die nicht bis zum Maximum mit Elektronen gefüllt sind. Das ist beispielsweise der Grund dafür, dass Edelgase chemisch kaum reagieren, da bei diesen die äußeren Orbitale mit Elektronen gesättigt sind und keine kovalente Bindung durch das Teilen von Außenelektronen möglich ist.

Hoffe das hilft Dir etwas weiter. Zu den einzelnen Stichworten kannst Du auf Wikipedia weitere Details abrufen.

Ciao.

Die Beantwortung ist etwas schwer, da sie schon relativ weit in die Quantenphysik geht.

Ich versuchs trotzdem mal und arbeite mich vom groben (nicht wirklich richtigen) zum exakten Grund vor.

Gegensätzliche Ladungen wie etwa der positve Atomkern und ein negatives Elektron ziehen sich an.

Darum müsste ein Elektron in den Atomkern fallen. Nun fällt aber auch die Erde nicht in die Sonne, weil die Gravitation sich beide anzeihen lässt. Der Grund ist, dass die Erde durch eine senkrecht dazu wirkende Geschwindigkeit und somit Trägheitskraft auf einer Kreisbahn gehalten wird.

Das Elektron bewegt sich also wie ein Planet auf einer Kreisbahn.

Nun ist es aber so, dass hierbei eine Beschleunigung zum Atomkern auftritt (sonst wäre es ja auch kein Kreis). Beschleunigte Ladungen geben aber Energie in Form von Strahlung ab. Das Elektron müsste also Energie verliehren und damit müsste die Umlaufbahn immer kleiner werden.

Jetzt ist aber ein Elektron eigentlich kein richtiges Teilchen (das gibts nicht in der Welt der Quanten), sondern auch eine Welle, die man über eine Wellen-Gleichung, etwa die bekannte (nicht ganz exakte) Schrödinger-Gleichung, beschreiben kann. (Bzw man kann nur die Aufenthaltswahrscheinlichkeit feststellen).

Bewegt sich nun ein Elektorn um einen Atomkern, kann man dafür auch die Welle einsetzen. Betrachtet man diese, würde die Wellenberge sich mit der Zeit um den Kern herum bewegen. Wenn dies so ist, gilt das Elektron es als "bewegte Ladung" und muss Energie abgeben.

Bei bestimmten Abständen ergeben sich aber sogenannte stehende Wellen, bei dennen die Wellenberge stillstehen. Dann ist es so, als würde das Elektron sich nicht "bewegen", und folglich verliert es auch keine Energie und bleibt auf seiner Bahn.

Eine sehr gute Frage, die erst mit der Quantenphysik geklärt werden konnte. Ich finde der Herr Prof. Dr. Harald Lesch hat deine Frage hier wirklich ausgezeichnet beantwortet:

https://www.youtube.com/watch?v=sGcmBA4x_tc

Es lohnt sich wirklich sich mal die Zeit zu nehmen und das Video ganz anzusehen :) Viel Spaß.

Elektronen (negativ geladen) um den Atomkern (positiv geladen) kreisen (ähnlich wie die Planeten um die Sonne) und nicht direkt in den Atomkern stürzen, da sich ja gegensätzliche Ladungen anziehen.

Das Elektron kreist nicht um den Atomkern. Es bildet eine stehende Welle aus, ähnlich einer Gitarrenseite.

Für Kinder: Der Mond fällt auch nicht auf die Erde. Kräftegleichgewicht zwischen Erdanziehung und Zentrifugalkraft.

"Anders als bei makrophysischen Körpern wie dem Mond erfährt ein Elektron durch die Zentripetalkraft eine Beschleunigung, wodurch es Energie verliert."

Auch der Mond führt eine beschleunigte Bewegung aus. Wäre das nicht der Fall, würde er sich in einer gerade Linie von der Erde wegbewegen.

Das Konzept der Zentripetalkraft setzt voraus, dass Elektronen sich in einer kreisförmigen oder elliptischen Bahn um den Atomkern bewegen. Da Elektronen keine definierten Bahnen haben, ist diese Voraussetzung nicht erfüllt. Zudem kann sich das Elektron zu einem gegebenen Zeitpunkt durchaus im Atomkern aufhalten, die Wahrscheinlichkeit dafür ist allerdings nicht sehr groß.

Jedoch kommt der beschriebene Vorgang durchaus vor: http://de.wikipedia.org/wiki/Elektroneneinfang

Mein Vorredner hat das schon ganz gut mit dem Orbital- und Schalenmodell erklärt.

Das ganze geht tief in die Quantenphysik, wovon ich persönlich reichlich wenig verstehe.

Einfach gesagt gibt es nur bestimmte Bereiche, in denen sich ein Elektron befinden kann, ohne in den Kern zu stürzen. In den beiden Modellen etweder Schalen, oder Orbitale.

Ich hab hier mal ein paar links gesucht, wo das ganze relativ ausführlich erklärt wird. Am einleuchtesten finde ich die Heisenbergsche Unschärferelation, die ja Teil des Orbitalmodells ist, aber vielleicht liest du einach mal selbst, ich finde das ist ziemlich schwer in Worte zu fassen.

http://www.quantenwelt.de/faq/pauli.html

http://www.scifi-forum.de/off-topic/off-topic-allg...

http://www.chemikerboard.de/topic,918,-warum-stuer...

Wegen dem umgekehrten Magnetismus.