Volumen eines Atoms und eines Kerns
Das Atom besteht aus einem kleinen, aber massiven Kern, der von einer Wolke sich schnell bewegender Elektronen umgeben ist . Der Kern besteht aus Protonen und Neutronen . Typische Kernradien liegen in der Größenordnung von 10 – 14 m. Unter der Annahme einer Kugelform können Kernradien nach folgender Formel berechnet werden:
r = r 0 . A 1/3
wobei r 0 = 1,2 × 10 –15 m = 1,2 fm
Wenn wir diese Näherung verwenden, erwarten wir daher, dass das Volumen des Kerns in der Größenordnung von 4 / 3πr 3 oder 7,23 × 10 –45 m 3 für Wasserstoffkerne oder 1721 × 10 –45 m 3 für 238 U- Kerne liegt. Dies sind Volumina von Kernen und Atomkernen (Protonen und Neutronen), die etwa 99,95% der Atommasse enthalten.
Ist ein Atom ein leerer Raum?
Das Volumen eines Atoms ist etwa 15 Größenordnungen größer als das Volumen eines Kerns. Für das Uranatom beträgt der Van-der-Waals-Radius etwa 186 pm = 1,86 × 10 –10 m . Der Van-der-Waals-Radius r w eines Atoms ist der Radius einer imaginären harten Kugel, der die Entfernung der nächsten Annäherung für ein anderes Atom darstellt. Unter der Annahme einer Kugelform hat das Uranatom ein Volumen von etwa 26,9 × 10 –30 m 3 . Dieser „riesige“ Raum wird jedoch hauptsächlich von Elektronen eingenommen, da der Kern nur etwa 1721 × 10 –45 m einnimmt3 von Raum. Diese Elektronen wiegen zusammen nur einen Bruchteil (sagen wir 0,05%) des gesamten Atoms.
Es mag scheinen, dass der Raum und tatsächlich die Materie leer ist , aber es ist nicht so . Aufgrund der Quantennatur der Elektronen sind die Elektronen keine Punktteilchen, sondern werden über das gesamte Atom verschmiert. Die klassische Beschreibung kann nicht verwendet werden, um Dinge auf atomarer Ebene zu beschreiben. Auf atomarer Ebene haben Physiker herausgefunden, dass die Quantenmechanik die Dinge auf dieser Skala sehr gut beschreibt. Teilchenorte in der Quantenmechanik befinden sich nicht an einer exakten Position, sie werden durch eine Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion beschrieben . Daher ist der Raum in einem Atom (zwischen Elektronen und einem Atomkern) nicht leer, sondern wird durch eine Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion von Elektronen (üblicherweise als „ Elektronenwolke “ bezeichnet) gefüllt .
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Dieser Artikel basiert auf der maschinellen Übersetzung des englischen Originalartikels. Weitere Informationen finden Sie im Artikel auf Englisch. Sie können uns helfen. Wenn Sie die Übersetzung korrigieren möchten, senden Sie diese bitte an: translations@nuclear-power.com oder füllen Sie das Online-Übersetzungsformular aus. Wir bedanken uns für Ihre Hilfe und werden die Übersetzung so schnell wie möglich aktualisieren. Danke.
