Allgemeine Fragen zu den Atomteilchen

Wissenschaft Chemie
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Hallo,
ich habe einige Fragen die mir meine Chemielehrerin leider nicht beantworten kann.
Undzwar hatten wir das Thema Quantenzahlen. Wo ich dann durch diverse Überlegungen zum Elektron aber auch zu den anderen Teilchen auf einige Fragen gestoßen bin. Ich fang dann mal an:

1: Elektronen besitzen einen Spin durch den ein Magnetfeld erzeugt. Desweiteren soll das Elektron in diesem zug wie ein Magnet wirken. Aber wie soll das gehen? Denn ein Magnet hat doch normalerweise ein Plus und ein Minus Pol?

2: Erzeugt ein Elektron 2 Magnetfelder? Einen durch den Spin ansich. Und dann noch eins durch die Bewegung auf/in der Aussenschale? Denn es sind ja beide gerichtete Ladungsbewegungen und erzeugen somit einen gewissen Strom?

3: Haben die Teilchen von Haus aus die geladenen Eigenschaften? Oder werden die Eigenschaften erst durch den Spin definiert?

4: Haben Neutronen einen Spin?

5: Addieren sich die Magnetfelder der Protonen im Atomkern, da sie alle die selbe Spin richtung haben?

6: Wird die „räumliche“ Größe durch die entstehenden Magnetfelder und deren Kräfte definiert?

7: Können Neutronen genauso wie z.B Stahl eine gewisse Polarität annehmen?

So ich glaub das waren se. Ich hoff das ich die Fragen präzise genug ausgedrückt habe.
Freu mich über jede Antwort.

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Hallo!

1: Elektronen besitzen einen Spin durch den ein Magnetfeld
erzeugt. Desweiteren soll das Elektron in diesem zug wie ein
Magnet wirken. Aber wie soll das gehen? Denn ein Magnet hat
doch normalerweise ein Plus und ein Minus Pol?

Ja. Anschaulich (aber quantenmechanisch falsch) kann man sich das Elektron als rotierende Ladung vorstellen, also als einen elektrischen Strom, der im Kreis fließt. Ein solcher Strom erzeugt immer ein Magnetfeld. Man sagt: Er hat ein magnetisches Moment. Angenommen, da Elektron hat den Spin +1/2. Das bedeutet, dass sein Spin-Vektor nach oben zeigt. Die Rotation verläuft im mathematisch positiven Sinne. Also zeigt der Vektor seines magnetischen Moments nach unten (wegen der negativen Ladung). Also ist es so als hätte das Elektronen auf seinem Kopf einen Südpol und an seinen Füßen einen Minuspol. (Die Begriffe, die ich verwendet habe sind nur Krücken, die das Verständnis erleichtern. Physikalisch sind sie natürlich nicht korrekt…)

2: Erzeugt ein Elektron 2 Magnetfelder? Einen durch den Spin
ansich. Und dann noch eins durch die Bewegung auf/in der
Aussenschale? Denn es sind ja beide gerichtete
Ladungsbewegungen und erzeugen somit einen gewissen Strom?

Ja. Natürlich überlagern sich beide Effekte, aber sind nichtsdestotrotz da.

3: Haben die Teilchen von Haus aus die geladenen
Eigenschaften? Oder werden die Eigenschaften erst durch den
Spin definiert?

Uff. Keine Ahnung. Es gibt kein Elektron ohne Spin und es gibt auch kein Elektron ohne Ladung. Von daher ist die Frage an sich wahrscheinlich nicht sinnvoll.

4: Haben Neutronen einen Spin?

Ja.

5: Addieren sich die Magnetfelder der Protonen im Atomkern, da
sie alle die selbe Spin richtung haben?

Die haben unterschiedliche Spinrichtungen. Im Prinzip gilt hier das Gleiche wie bei den Elektronen in der Hülle. Nur dass es im Kern zwei Populationen gibt, die man (bezüglich Hundscher Regel und Pauli-Prinzip) getrennt betrachten muss: Protonen und Neutronen.

6: Wird die „räumliche“ Größe durch die entstehenden
Magnetfelder und deren Kräfte definiert?

Wenn man überhaupt eine Größe definieren möchte (was quantenmechanisch ziemlich hahnebüchen ist), muss man sich irgendwelche Hilfskonstruktionen basteln, z. B. „Der Radius, innerhalb dessen die Aufenhtaltswahrscheinlichkeit des Elektrons 95% beträgt“ oder etwas Vergleichbares. (Auf diesen Hilfkonstruktionen basieren die Bilder von den Orbitalen).

7: Können Neutronen genauso wie z.B Stahl eine gewisse
Polarität annehmen?

Da vergleichst Du Äpfel mit Birnen. Ein Neutron ist ein Elementarteilchen, Stahl ist eine hochkomplexe Legierung.

Michael

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Als aller erstes ein großes Danke für die schnelle Antwort, dann kann ich schonmal ein paar Fragen weg streichen.

3: Haben die Teilchen von Haus aus die geladenen
Eigenschaften? Oder werden die Eigenschaften erst durch den
Spin definiert?

Uff. Keine Ahnung. Es gibt kein Elektron ohne Spin und es gibt
auch kein Elektron ohne Ladung. Von daher ist die Frage an
sich wahrscheinlich nicht sinnvoll.

----Na dann gibts ja wieder was zu erforschen. Ob’s Sinn macht wird sich wohl erst dann weisen wenn man das Ergebnis hat :wink:

7: Können Neutronen genauso wie z.B Stahl eine gewisse
Polarität annehmen?

Da vergleichst Du Äpfel mit Birnen. Ein Neutron ist ein
Elementarteilchen, Stahl ist eine hochkomplexe Legierung.

----Mir geht es eher darum, ob die Neutronen durch die Einwirkung der Magnetfelder auch einen Ladungszustand annehmen können. Oder haben Neutronen durch ihren Spin schon einen gewissen Ladungszustand?

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Hallo!

----Mir geht es eher darum, ob die Neutronen durch die
Einwirkung der Magnetfelder auch einen Ladungszustand annehmen
können. Oder haben Neutronen durch ihren Spin schon einen
gewissen Ladungszustand?

Auch Eisen nimmt keinen „Ladungszustand“ an, wenn es unter dem Einfluss eines Magnetfeldes steht. Vielmehr richten sich die Spins der Eisenatome in Abhängigkeit vom äußeren Feld aus. Das machen nicht nur Elektronen (im Eisen), sondern auch Protonen und Neutronen. (Bei Protonen nutzt man den Effekt für die Kernspintomographie).

Michael

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Danke für die Antwort, dann weiss ich ja jetzt auch woher der Kernspin seinen Namen trägt.
Aber hab dann noch ne Frage:

---- In wie fern richten sich die Spin’s aus, denn laut dem Pauli Prinzip muss doch die Spinrichtung der 2 Elektronen in einem Orbital in entgegengestzte Richtung drehen.

Gruß,
Benjamin

[Bei dieser Antwort wurde das Vollzitat nachträglich automatisiert entfernt]

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Hallo!

---- In wie fern richten sich die Spin’s aus, denn laut dem
Pauli Prinzip muss doch die Spinrichtung der 2 Elektronen in
einem Orbital in entgegengestzte Richtung drehen.

Wenn man sagt: „Die Spins richten sich aus“ meint man natürlich vor allem die ungepaarten Elektronen.

Michael

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Hallo Benjamin,

---- In wie fern richten sich die Spin’s aus, denn laut dem
Pauli Prinzip muss doch die Spinrichtung der 2 Elektronen in
einem Orbital in entgegengestzte Richtung drehen.

und mit dieser Feststellung bist du gerade im wesentlichen auf den Unterschied zwischen paramagnetischen und diamagnetischen Materialen gestossen: bei zweiteren gibt es keine ungepaarten Elektronen und sie koennen sich deshalb nicht ausrichten.

Gruss,
Johannes