Warum bleiben Bindungselektronen nicht in der Mitt

Hallo,
wenn man aus einer Ansammlung von Wassermolekülen ein Wassermolekül herausnehmen will und sonst keine Kräfte mehr wirken (Gedankenexperiment), dann wird ja, egal wie weit man das eine Wassermolekül von den anderen entfernt, immer wieder ins restliche Wasser hineingezogen, weil die Wassermoleküle sich gegenseitig druch die Dipol-Dipol-Wechselwirkung anziehen, die, weil sie eine elektrische Kraft ist, keine Reichweitebeschränkung hat, wohl wird sie schwächer mit der Entfernung, aber ein bisschen ist immer da. Wenn man aber aus einem Diamant ein C-Atom entfernen möchte, dann müssten doch theoretisch irgendwann, weil es ja durch Bindungselektronen an die anderen C-Atome gebunden ist, in der Mitte 2 Elektronen umherfliegen. Also wenn das eine C-Atom 1m von den anderen weg ist, dann müsste man bei ca. 50cm Elektronen finden.
Tut man aber bestimmt nicht.
Wo gehen die dann hin, oder anderst gefragt, warum kann man nur C-Atome und nicht C-Ionen aus dem Gitter entfernen? Also dass ab einer gewissen Entfernung der Bindungspartner, die Bindungselektronen wieder zu den einzelnen Bindungspartnern sich wieder begeben und nicht zwischen ihnen sich aufhalten wie oben beschrieben.
Also die Elektronen stoßen sich auch ab. Hat das was mit dem Spin der Elektronen zu tun? Also irgendeine Kraft, die dann mit wachsendem Abstand zu den C-Atomen im Diamant abnimmt und dann, wenn die C-Atome weit genug voneinander entfernt sind, sich die Bindungselektronen auseinanderfliegen?

Helft mir mal bitte auf die Sprünge

Danke für die Atwort
Tim

Hallo,

Hallo Tim.
Also zuerst muss ich einmal bemerken, dass du ein ziemlich grosses Spektrum an Fragen in den naturwissenschaftlichen Foren stellst.
Und das finde ich gut! Laut deiner Vita bist du ja noch Schüler, so wie wir alle hier… Da zitiere ich einfach mal die „Sendung mit der Maus“ : Wer nicht fragt bleibt dumm. Deswegen: Weiter so!

Allerdings: Wenn man sich auf zu viele Sachen mit einmal stürzt, verliert man schnell den Überblick…

So, nun zu deiner Frage:

wenn man aus einer Ansammlung von Wassermolekülen ein
Wassermolekül herausnehmen will und sonst keine Kräfte mehr
wirken (Gedankenexperiment), dann wird ja, egal wie weit man
das eine Wassermolekül von den anderen entfernt, immer wieder
ins restliche Wasser hineingezogen, weil die Wassermoleküle
sich gegenseitig druch die Dipol-Dipol-Wechselwirkung
anziehen, die, weil sie eine elektrische Kraft ist, keine
Reichweitebeschränkung hat, wohl wird sie schwächer mit der
Entfernung, aber ein bisschen ist immer da.

Ja, aber es wirken viele andere Kräfe (z.B. Brownsche Molekularbewegung u.a.) mit, die auch, und insbesondere in diesem Fall einen entscheidende Rolle spielen. Wenn dem so wäre wie du es schilderst, gäbe es ja z.B. keine Luftfeuchtigkeit, weil sich der Wasserdampf immer zu Tropfen kondensieren würde…

Wenn man aber aus
einem Diamant ein C-Atom entfernen möchte, dann müssten doch
theoretisch irgendwann, weil es ja durch Bindungselektronen an
die anderen C-Atome gebunden ist, in der Mitte 2 Elektronen
umherfliegen. Also wenn das eine C-Atom 1m von den anderen weg
ist, dann müsste man bei ca. 50cm Elektronen finden.
Tut man aber bestimmt nicht.
Wo gehen die dann hin, oder anderst gefragt, warum kann man
nur C-Atome und nicht C-Ionen aus dem Gitter entfernen? Also
dass ab einer gewissen Entfernung der Bindungspartner, die
Bindungselektronen wieder zu den einzelnen Bindungspartnern
sich wieder begeben und nicht zwischen ihnen sich aufhalten
wie oben beschrieben.
Also die Elektronen stoßen sich auch ab. Hat das was mit dem
Spin der Elektronen zu tun? Also irgendeine Kraft, die dann
mit wachsendem Abstand zu den C-Atomen im Diamant abnimmt und
dann, wenn die C-Atome weit genug voneinander entfernt sind,
sich die Bindungselektronen auseinanderfliegen?

eine vereinfachte Erklärung dazu:
Stell dir einfach mal das Bohrsche Atommodell vor: Elektronen auf „höheren Umlaufbahnen“ haben eine höhere Energie. Bei einem halben Meter Abstand zum Atomkern würden sie enorm viel Energie besitzen, um sich dort aufhalten zu können. Da in der Natur stets der energieärmste Zustand angestrebt wird, ist das Atom mit einer vollen Elektronenschale bevorzugt gegenüber dem Ion wie du es beschreibst (500 mm Abstand zum Atomkern)…

Helft mir mal bitte auf die Sprünge

Danke für die Antwort

Bitteschön

Tim

Matthias

Hallo Tim
So wie Du es schreibst, sind wohl, oder so ähnlich, die meisten Vorstellungen zur Atombindung.
Nach meinen Kenntnissen gibt es folgendes:

Die Ionenbindung:
Zwei verschiedene Arten von Atomen werden zu Ionen durch räumliche Nähe. Die werden dann zusammengehalten, durch was laß ich mal dahingestellt und nach außen tritt eine Polarisierung durch unregelmäßig verteilte, eben polarisierte Ladungen auf.
Das bewirkt zum Beispiel die Möglichkeit der Elektrolyse.

Die kovalente Bindung:
Die gibts zum Beispiel beim Kohlenstoff, nennenswerte elektrische Ladungsverschiebngen nach außen hin gibt es in der Verbindung nicht.

Die Metallbindung:
Zwischen Metallatomen wirbelt ein Elektronengas, die äußeren Elektronen sind relativ locker und haben keine Schwelle zum Start einer Bewegung.

Im Praktischen tritt aber meist nie eine Art von Bindung alleine auf.
60% kovalent, 40 metallisch z.B.

Als Ursache für Bindungen und Bindungswinkel können eine Vielzahl von Eigenschaften der Materie ausgemacht werden.
Zum Beispiel bilden sich lokale und wohl auch temporäre Magnete aus den Elektronenbahnen.
Ein Molekül wie das Wassermolekül wird Ionisch, weil es nicht symmetrisch ist, und dadurch auch die Ladung nicht symmetrisch verteilt wird.
Welche Kräfte aber ganz genau wirken, unterliegt trotz aller Wissenschaft nach meiner Meinung einiger Spekulation, und etwas Vorsicht bei der Anwendung von Bestimmtheit halte ich für Angebracht.
Ganz genau kann man aber z.B. bestimmen, welche Energie frei wird, bzw. notwendig ist, wenn eine Verbindung entsteht.
Ebenso kann man eine elektrische Spannung genau bestimmen, mit welcher eine Elektrolyse notwendig ist.

Die Vorstellung, das zum Beispiel ein Elektron dauernd um ein relativ feststehenden Atomkern saust, hinkt sicherlich.
Das Elektron würde seine Rotationsenergie in Form von Strahlung abgeben und irgendwann in den Atomkern stürzen.
Ein einzelnes Atom ist nach außen elektrisch neutral und gibt normalerweise keine Strahlung ab.
Erst wenn es in die Nähe eines anderen Atoms kommt, gibt es verschiedene Arten von Interferenzen aufgrund der enthaltenen Struktur in den Elektronenbahnen, bzw. Schalen.
Ein Beispiel dafür ist das Modell, der vervollständigten Elektronenschale.(Woran ich mich aus der Real-Schulzeit erinnern kann).

MfG
Matthias

Ich versuche das mal so herum zu erklären: Getrennte Atome, elektrisch neutral, brauchen Aktivierungsenergie, wenn sie miteinander eine Bindung eingehen wollen. Sie springen von einem stabilen Zustand (einzeln) in einen neuen ebenfalls stabilen Zustand.(Verband). Wenn Du Dir das jetzt umgekehrt vorstellst und dem System langsam zunehmend Energie zuführst, bringst Du beim Trennen des Verbands mindestens die Aktivierungsenerie auf, die wieder den Zustand der einzelnen elektroneutralen Atome erreicht und nicht irgend einen Zwischenzustand mit Gummielektronen.
Udo Becker

MOD: Überflüssiges Komplettzitat gelöscht.

eine vereinfachte Erklärung dazu:
Stell dir einfach mal das Bohrsche Atommodell vor: Elektronen
auf „höheren Umlaufbahnen“ haben eine höhere Energie. Bei
einem halben Meter Abstand zum Atomkern würden sie enorm viel
Energie besitzen, um sich dort aufhalten zu können. Da in der
Natur stets der energieärmste Zustand angestrebt wird, ist das
Atom mit einer vollen Elektronenschale bevorzugt gegenüber dem
Ion wie du es beschreibst (500 mm Abstand zum Atomkern)…

Ok, das ist schon klar. Nochmal anderst gefragt: Die Bindungselektronen in der Mitte von zwei Atomen, sind ja beide negativ geladen. Daraus müsste doch folgen, dass sie sich permanent absoßen. Die Bindungselektronen, also die negativen Ladungsschwerpunkte, haben doch zueinander einen geringeren Abstand zueinaderer als die positiven Ladungsschwerpunkte zu den Bindungselektronen. Daraus müsste doch folgen, dass sich die Elektronen immer abstoßen und so die Bindung nie zu stande kommt. Also muss es doch noch irgendeine zusätzliche Kraft geben, zusätzlich zu den elektrischen Kräften der positiven Atomrümpfe, die die Bindungselektrone zusammenhält.
Ich hab mir halt gedacht, dass der Spin der Elektronen etwas damit zu tun hat.

Also muss es doch noch irgendeine zusätzliche Kraft
geben, zusätzlich zu den elektrischen Kräften der positiven
Atomrümpfe, die die Bindungselektrone zusammenhält.

Guck’ mal unter Delokalisierungsenergie (Begriff wurde von Hückel geprägt). Elektronen die ein gemeinsames Orbital in einem Molekül einnehmen sind energetisch begünstigt.
Udo Becker