Botsen van atomen

ajw

Is het bekend welke kracht is verantwoordelijk voor een elastische botsing tussen twee atomen, en, indien dit de electromachnetische kracht is als gevolg van de electronen wolken, wat zorgt er dan voor dat bij zo'n botsing de kernen niet 'doorschieten' maar meegaan bij de botsing?

DePurpereWolf

Probeer twee atomen als twee magneten te zien waarbij je ze beide met de noord kant tegen elkaar wil drukken, ze stoten elkaar af. Deze vergelijking gaat alleen maar op als de atomen al zeer dicht bij elkaar zijn. Dat afstoten komt bijna alleen door de elektronen die zich ver van de kern bevinden.

Alleen als je een erg groot momentum hebt kun je dus door de elektronen schil knallen en dan zou je de twee nuclei (en dan heb ik het over de kern, dus protonen en neutronen) op elkaar kunnen laten knallen.

Daar heb je een erg groot momentum voor nodig, en komt niet vaak voor (in de natuur) als dat echter gebeurd, dus nucleus tegen nucleus, dan zijn de elektronen eigenlijk bijzaak je kan dan inderdaad de nucleus uit de elektronen schil schieten, de elektronen zullen hun best doen om de nucleus bij te houden.

ajw

Probeer twee atomen als twee magneten te zien waarbij je ze beide met de noord kant tegen elkaar wil drukken, ze stoten elkaar af. Deze vergelijking gaat alleen maar op als de atomen al zeer dicht bij elkaar zijn. Dat afstoten komt bijna alleen door de elektronen die zich ver van de kern bevinden.

Wanneer de electronen voornamelijk de afstoting verzorgen, moet er een kracht zijn die de kern netjes in het midden van het atoom houdt (de meeste massa dus de meeste impuls zit in de kern), waardoor de kern de electronen na de botsing volgt. Welke kracht is dat?

Jan van de Velde

Zeker weten doe ik het ook niet, maar ik vermoed dat net als bij die afstoting de Coulombkracht de oorzaak is. Die elektronen vormen een negatief geladen wolk, die dus eigenlijk aan alle kanten even hard aan die positieve kern trekt. Gevolg: die kern blijft netjes ongeveer in het midden van de wolk. Als de wolk opschuift gaat de kern mee.

zoiets dus als je het mechanisch zou beschouwen:

: atoom.png (6.71 KiB) 1165 keer bekeken

ajw

Jan van de Velde schreef:Zeker weten doe ik het ook niet, maar ik vermoed dat net als bij die afstoting de Coulombkracht de oorzaak is. Die elektronen vormen een negatief geladen wolk, die dus eigenlijk aan alle kanten even hard aan die positieve kern trekt. Gevolg: die kern blijft netjes ongeveer in het midden van de wolk. Als de wolk opschuift gaat de kern mee.

zoiets dus als je het mechanisch zou beschouwen:[attachment=437:atoom.png]

Die is (op macroscopische schaal

) omgekeerd evenredig met het kwadraat van de afstand, dus dan zou je een labiel evenwicht verwachten.

eendavid

Kan je dat verduidelijken? Ik ben er nl. vrij zeker van dat het een stabiel evenwicht is. Immers: als je het elektrische veld van de elektronenwolk berekent, blijkt dat dit naar het centrum gericht is. Een stabiel evenwicht dus.

Jan van de Velde

AJW heeft wel gelijk dat mijn voorbeeld met die veren natuurlijk helemaal verkeerd is, want naarmate een veer verder uitrekt wordt zijn aantrekkende kracht lineair groter (mechanisch opgehangen klopt het prima), maar die coulombkracht wordt juist kwadratisch KLEINER naarmate de afstand toeneemt.

Anderzijds is er natuurlijk in werkelijkheid een oneindig aantal "coulombveren"

, ook nog eens op verschillende afstanden van de kern. Schuift de kern op naar links, dan bevinden zich (veel) meer veren rechts dan links van de kern, en als je al die krachten vectorieel optelt zal dat m.i. toch resulteren in een nettokracht terug naar rechts.

Dit werkt dan net eender als het fameuze gat helemaal door de aarde waar je inspringt: Na wat op en neer veren blijf je uiteindelijk eenmaal uitgedempt in het massamiddelpunt van de aarde hangen. En die zwaartekracht heeft dezelfde relatie tot de afstand als de Coulombkracht. Dus die vergelijking moet wél kloppen.

ajw

Kan je dat verduidelijken? Ik ben er nl. vrij zeker van dat het een stabiel evenwicht is. Immers: als je het elektrische veld van de elektronenwolk berekent, blijkt dat dit naar het centrum gericht is. Een stabiel evenwicht dus.

Wanneer ik voor de eenvoud aan weerzijde van een positieve lading C op gelijke afstand twee gelijke negatieve ladingen A en B zet , en ik verplaats de positive lading een afstand a laan A, dan is de kracht van A op C meer toegenomen dan dat die van B op C is afgenomen, omdat de verplaatsing zich verder van B afspeeld en de kracht omgekeerd evenredig is met het kwadraad van de afstand. Of maak ik een denkfout?

eendavid

denkfout: het onderscheid is dat er zich meer negatieve lading links dan rechts bevindt in het werkelijke geval (jan zei het al). Maar het is dus eenvoudig uit te rekenen met de wet van gauss, en het is een stabiele configuratie.

edit: overigens is het iets zuiverder om te zeggen dat de elektronen (ook al is er een klein extern veld) bij de kern blijven (kleine massa=grote versnelling). als je meer uitleg wil waarom ik deze opmerking plaats: google born-oppenheimer.

Jan van de Velde

Dat verhaal met die twee ladingen aan weerszijden is dus nét een tikje te ver vereenvoudigd

ajw

Overigens, klassiek gezien mag je de door de electronen opgewekte veldsterkte binnen het atoom toch 0 nemen wanneer je veronderstelt dat de electronen gelijkmatig verdeeld zijn?

eendavid

volledig in het centrum is het elektrische veld 0, iets verder is het naar binnen gericht (de grootte neemt dan lineair toe) dus is er een kracht naar het centrum...

Maar nogmaals: in feite blijven de elektronen aan de kern geplakt en is er een kleine storing door het elektrische veld van de 2de kern.

ajw

eendavid schreef:denkfout: het onderscheid is dat er zich meer negatieve lading links dan rechts bevindt in het werkelijke geval (jan zei het al). Maar het is dus eenvoudig uit te rekenen met de wet van gauss, en het is een stabiele configuratie.

edit: overigens is het iets zuiverder om te zeggen dat de elektronen (ook al is er een klein extern veld) bij de kern blijven (kleine massa=grote versnelling). als je meer uitleg wil waarom ik deze opmerking plaats: google born-oppenheimer.

Jullie zijn snel! Bij vrije atomen kan ik mij goed voorstellen dat elektronen bij de kern blijven. In geval van botsing wordt er echter een kracht op de electronen schil uitgeoefend, die dus de kern moet meeslepen. Of zegt je referentie hier ook iets over?

ajw

volledig in het centrum is het elektrische veld 0, iets verder is het naar binnen gericht (de grootte neemt dan lineair toe) dus is er een kracht naar het centrum...

Ik doel erop dat binnen een geleider overal de veldsterkte 0 is. Blijft de vraag of je een atoom (de electronen schillen) als een holle geleider mag zien.

Jan van de Velde

Overigens, klassiek gezien mag je de door de electronen opgewekte veldsterkte binnen het atoom toch 0 nemen wanneer je veronderstelt dat de electronen gelijkmatig verdeeld zijn?

Daar heb je volgens mij wel gelijk in, maar die elektronen vormen niet een nette dunne schil rond de kern, maar gezien hun beweging rondom die kern op verschillende afstanden (zelfs per elektron is de afstand maar "gemiddeld" en zeker geen vaststaand getal) eigenlijk een vrijwel "massieve" wolk.

volledig in het centrum is het elektrische veld 0, iets verder is het naar binnen gericht (de grootte neemt dan lineair toe) dus is er een kracht naar het centrum...

Dat gaat niet op als we het als een dunne schil beschouwen waarin alle elektronen zich bevinden. In die zin is mijn tweede plaatje óók weer verkeerd:

: atoom2.png (7.96 KiB) 1160 keer bekeken

want in het dunneschil-geval zouden de krachten binnenin inderdaad altijd in evenwicht zijn (overigens, ik ben wiskundig niet in staat om dat voor te rekenen, maar het is wél zo) en zou die kern vrij rondstuiteren in de schil, wat AJW dus labiel noemde. Maar zoals ik al zei, die elektronenwolk vormt door de verdeling van de elektronen eigenlijk een hele dikke schil, die het atoom eigenlijk grotendeels vult.

Wetenschapsforum

Laatste berichten

Nieuwsberichten

Botsen van atomen

Botsen van atomen

Re: Botsen van atomen

Re: Botsen van atomen

Re: Botsen van atomen

Re: Botsen van atomen

Re: Botsen van atomen

Re: Botsen van atomen

Re: Botsen van atomen

Re: Botsen van atomen

Re: Botsen van atomen

Re: Botsen van atomen

Re: Botsen van atomen

Re: Botsen van atomen

Re: Botsen van atomen

Re: Botsen van atomen