Välkommen till Resurscentrums frågelåda!

 

Vill du ha ett snabbt svar - sök i databasen: Anpassad Google-sökning
(tips för sökningen).
Använd diskussionsforum om du vill diskutera något.
Senaste frågorna. Veckans fråga.

9 frågor/svar hittade

Materiens innersta-Atomer-Kärnor [20583]

Fråga:
Om en väteatom exciteras av en elektron som precis har den energin som krävs för excitation till viss nivå. Vad händer då med elektronen ?
/Jörgen G, Bäckängsgymnasiet, Borås

Svar:
Till skillnad från excitation med fotoner är kravet för oelastisk spridning av elektroner inte att energin skall vara lika med energidifferensen mellan grundtillståndet och ett exciterat tillstånd.

För att få en mätbar sannolikhet måste den inkommande elektronen ha en energi som är större än energiskillnaden mellan grundtillståndet och det exciterade tillståndet. Energin som "blir över" tas om hand av den utgående elektronen och det exciterade tillståndet sönderfaller genom att sända ut en foton, se nedanstående bild.

Oelastisk spridning av elektroner på fria atomer var ett mycket direkt stöd för Bohrs atommodell:

Franck-Hertz försök var ett fysikexperiment som stöder Bohrs atommodell, en föregångare till kvantmekanik. De tyska fysikerna James Franck och Gustav Hertz försökte 1914 undersöka energinivåerna i en atom. Deras numera berömda experiment stödde på ett elegant sätt Niels Bohrs atommodell där elektroner rör sig runt atomkärnan i banor med specifika diskreta energier. Franck och Hertz fick 1925 Nobelpriset i fysik för detta arbete.

Franck-Hertz försök bekräftade Bohrs kvantiserade atommodell genom att visa att atomer bara kan absorbera vissa specifika energimängder (kvanta). (Franck-Hertz_försök )

Se vidare fråga 1591 , Electron_excitation och Franck–Hertz_experiment



/Peter E

Nyckelord: Bohrs atommodell [9];

*

Materiens innersta-Atomer-Kärnor [19392]

Fråga:
Hur väl kan man avbilda en atom?
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
På samma sätt som en färgad pixel på datorn byter plats och det då ser ut som det rör sig på datorn, hur lite kan en atom röra sig? Alltså, vad är minsta avståndet som en atom rör sig för att faktiskt ha rört sig?
/Sixten F, Alléskolan, Floda

Svar:
Hej Sixten! Jag är inte helt säker på vad du menar. Jag antar du vill veta hur väl kan man avbilda en atom. Det finns numera flera olika metoder att avbilda atomer.

Bilden nedan till vänster visar en bild på en väteatom framställd med en teknik som kallas kvantmikroskopi (eller fotojonisationsmikroskopi), se länk 1. Man kan se hur elektronen rör sig i ett antal moln på olika avstånd från protonen och inte i en planetbana som i Bohrs enkla atommodell.

I bilden nedan till höger (länk 2) har man använt atomkraftsmikroskopi (se Atomkraftsmikroskopi ) för att avbilda en molekyl bestående av kolatomer och väteatomer. Man kan tydligt se att kolatomerna förekommer i sexkantiga bensenringar.

En atom har en radie på ungefär 1/10 nanometer, så upplösningen är alltså betydligt bättre än detta.

Nobelpriset i kemi för 2014 var för högupplöst avbildning med fotoner: Super-resolution_microscopy .



/Peter E

Nyckelord: atomradie [8]; elektronskal [11]; Bohrs atommodell [9];

1 http://io9.com/the-first-image-ever-of-a-hydrogen-atoms-orbital-struc-509684901
2 http://phys.org/news/2013-05-first-ever-high-resolution-images-molecule-reforms.html

*

Materiens innersta-Atomer-Kärnor [18154]

Fråga:
Frågan handlar om ljus. Vi är med på att atomer som tillförs energi exiterar elektronerna runt kärnan. Exiterade elektroner tar sig ut från sin ursprungliga position längre ut i elektronskalen. När elektronen sedan hoppar tillbaka sänds den tillförda energin ut som ljus.

Min fråga är följande:

Har elektronerna alltid bestämda platser runt atomkärnan? När elektronen exiteras är det då samma elektron som hoppar tillbaka och sänder ut ljus eller kan det vara så att en annan elektron från de yttre skalen fyller ut platsen?
/Petri M, Mariefreds skola, Mariefred

Svar:
För det första skall man inte ta så allvarligt på modellen med elektroner i elektronskal, se fråga 16629 , 15971 och 13733 . Det viktiga är energin och inte hur långt från kärnan elektronen befinner sig. Varje elektron har lite sannolikhet att befinna sig nästan var som helst!

Elektronerna har en viss sannoliksfördelning så man kan föreställa sig elektronerna som moln som överlappar med varandra. Alla elektroner är ekvivalenta (identiska) så övergångar kan ske med vilken elektron som helst om bara energin kan bevaras och lite andra mer avancerade villkor är uppfyllda. Så vilken elektron som bara befinner sig i ett högre tillstånd kan fylla en lägre liggande vakans.
/Peter E

Nyckelord: Bohrs atommodell [9];

*

Materiens innersta-Atomer-Kärnor [16629]

Fråga:
Valenselektroner och elektronskal
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Jag undrar hur man kan på bästa sätt förklara vad ett valenselektroner är och vad är ett elektronskal.
/Malin J, Ljungbacken, lidingö

Svar:
Malin! Är du inte lite ung för att fundera på elektronskal och valenselektroner?

Atomkärnor har 1 till c:a 100 positivt laddade protoner (och ett antal neutroner som vi inte behöver bekymra oss för). För att atomen skall vara oladdad måste den ha samma antal negativa elektroner som den har protoner. Detta antal kallas för atomnummer, och bestämmer vilket grundämne vi har att göra med.

Enligt kvantmekanik ens lagar kan man inte bara stoppa in dessa elektroner i atomen hur som helst, utan man fyller vad som kallas elektronskal som rymmer ett bestämt antal elektroner. Fyllda skal är normalt orörda, så det är elektroner som hamnar i det översta icke fulla skalet som bestämmer grundämnets egenskaper. Det är dessa s.k. valenselektroner som deltar i kemiska reaktioner. Grundämnen som har alla skal fyllda saknar valenselektroner, och deltar nästan inte i kemiska reaktioner. De är gaser, och kallas för ädelgaser.

Sammanfattning:

Elektronskal är från varandra avgränsade energiintervall inom vilka elektronerna i en atom kan befinna sig.

En valenselektron är en elektron i atomens yttersta skal (valensskalet). Antalet valenselektroner har stor betydelse för vilka kemiska föreningar atomen kan ingå i, det vill säga antalet bestämmer atomslagets kemiska egenskaper. Alla ädelgaser har strukturen ns2np6 i sitt yttre skal. Undantaget He som ju bara ha två elektroner 1s2. Gemensamt för alla ädelgaserna är alltså att det yttersta skalet är fullt (2 elektroner i s-tillstånd och 6 elektroner i p-tillstånd).
/Peter E

Nyckelord: elektronskal [11]; Bohrs atommodell [9];

*

Materiens innersta-Atomer-Kärnor [15971]

Fråga:
Hej! Jag arbetar som lärare och skall på ett enkelt sätt försöka förklara för mina elever hur atomen kan utsända ljus när energi tillförs. En fråga som då dök upp var om det endast är valenselektroner för respektive grundämne som "hoppar" mellan elektronbanorna när atomen tillförs energi eller kan alla elektroner i ämnet "hoppa"?
/Marianne L, Korpenskolan, Boden

Svar:
Marianne! Ja, vilken elektron som helst i atomen kan "hoppa" men den måste ha en tom plats nedanför (kallas lägre liggande vakans) att hoppa till eftersom två elektroner inte kan befinna sig i samma tillstånd (pauliprincipen). Vakansen skapas genom vad man kallar excitation, dvs man tillför energi till atomen och en av elektronerna lyfts till ett högre liggande tillstånd. För mer om detta se Bohrs atommodell och pauliprincipen .
/Peter E

Nyckelord: Bohrs atommodell [9];

*

Materiens innersta-Atomer-Kärnor [14699]

Fråga:
Jag går på IB i Helsingborg och har en liten fråga. Vad var det vetenskapliga beviset på att atomens uppbyggnad bestod av elektronskal och inte elektroner och protoner tillsammans i kärnan.
/Cecilia S, Filbornaskolan, Helsinborg

Svar:
Hej Cecilia! För en såpass komplex och etablerad teori som atomens uppbyggnad finns det inte ett enstaka bevis utan en successiv förbättring genom experiment och nya och bättre modeller (teorier). Skall jag välja de viktigaste skulle jag säga (ungefärliga årtal inom parentes):

  1. Rutherfords alfa-partikelspidning (1907).
  2. Bohrs enkla modell (1913).
  3. Första kärnreaktionen (1919).
  4. Kvantmekanikens sensationellt bra beskrivning av det vi observerar av hur atomer uppför sig (1925-), se Atomic_orbital .

Se även Atomic_theory .
/Peter E

Nyckelord: vetenskaplig metod [18]; Bohrs atommodell [9];

*

Materiens innersta-Atomer-Kärnor [13733]

Fråga:
När en atom absorberar energi från en foton lyfts dess elektron till en högre energinivå, står det i böckerna. Min fråga är då - närmar eller fjärmar sig då elektronen från kärnan, blir radien mindre eller större?
/David K, Västermalms, Sundsvall

Svar:
Man kan föreställa sig elektronerna och kärnan som planeterna och solen. Denna bild ger en liten del av sanningen, och man kan förstå energierna hos de stationära tillstånden (Bohrs atommodell), se bilden nedan och länk 1. I denna modell ligger ett högre energitillstånd längre från kärnan, atomens radie blir alltså större.

Bohrs atommodell är historiskt mycket viktig, men den ger en alldeles för enkel och felaktig bild av atomen. För att få en bättre bild behöver man använda kvantmekanik. En del av denna är Heisenbergs obestämdhetsrelation som säger att läget av små partiklar som elektroner inte kan bestämmas exakt. Vi bör hellre föreställa oss elektronerna som ett negativt laddat "moln" som omger atomkärnan. Man kan alltså inte säga att elektronbanan har en viss radie, men det är fortfarande så att för högre energitillstånd är medelavstståndet från kärnan i allmänhet större.

Jag tycker detta är en bättre bild än "planetmodellen" där elektronerna hoppar från en bana till en annan: Föreställ dig en elektron i ett visst tillstånd som ett negativt laddat moln runt atomkärnan. Hur laddningsfördelningen ser ut beror på tillståndet. Ett annat tillstånd har alltså en annan fördelning av den negativa laddningen. Om atomen går från det ena tillståndet till det andra, så ändras laddningsfördelningen. Denna ändring ger upphov till eller absorberar elektromagnetisk strålning (ljus).

Vilka nivåer man får i en atom kan man räkna ut genom att lösa den s.k. Schrödingerekvationen (Schrödinger_equation ). Det är när man tillämpar randvillkor (t.ex. att sannolikheten att hitta elektronen i en viss punkt måste vara ändlig) som kvantiseringen uppkommer, d.v.s. att endast vissa energitillstånd är tillåtna.

För mer om Bohrs atommodell, se Bohr_model och Nationalencyklopedin .



/Peter E

Nyckelord: Bohrs atommodell [9]; Heisenbergs obestämdhetsrelation [11]; kvantmekanik [26];

1 http://kurslab.fysik.lth.se/Pi/2005/Sammanfattning/Bohr-amodell.pdf

*

Materiens innersta-Atomer-Kärnor [1332]

Fråga:
Vad gjorde Ernest Rutherford mer ingående och vad fick han nobelpriset för?
/Per P, Artediskolan, Nordmaling

Svar:
Han var den som gjorde de experiment som visar hur atomen är uppbyggd. I detta experiment sköt han alfapartiklar mot ett tunt folie och kom fram till att huvuddelen av atomens massa var koncentrerad i en kärna som är 1/10000 del av kärnans storlek. Bohr kompetterade sedan modellen med att det är elektroner som rör sig runt kärnan och bestämmer till en stor del atomens egenskaper.

Fundera: Antag att du är en skurk i vilda västern. Det kommer en prärievagn som du tror är lastad med bomull. För att testa detta skjuter du hundra skott mot vagnen. 99 skott går rakt igenom vagnen medan ett studsar tillbaks mot dig. Var vagnen lastad med bomull? Vad tror du vagnen var lastad med?

Rutherfors experiment liknar mycket exemplet ovan. Han blev väldigt förvånad när nästan, men inte riktigt, alla alfapartiklarna gick rakt igenom foliet. Han tolkade detta som att nästan allt är tomrum men att det finns små, men mycket tunga atomkärnor mitt inne i atomen.

Det var han som formulerade atommodellen som säger att det finns en liten men tung kärna i mitten.

Han fick Nobelpriset i kemi 1908 för tidigare arbeten om sönderfall av atomkärnor, se The Nobel Prize in Chemistry - Laureates .
/GO/lpe

Nyckelord: Bohrs atommodell [9];

*

Materiens innersta-Atomer-Kärnor [1315]

Fråga:
Jag har några frågor angående Pauliprincipen, vad innebär den? Vad betecknar elektronernas olika kvanttal för något? Vad är ett röntgenspektrum och hur uppkommer det?
/Cecilia K, Katedral, Växjö

Svar:
Enligt kvantmekaniken kan en elektron i atomens elektronkal endast befinna sig i vissa tillstånd. Enligt Pauliprincipen kan två elektroner aldrig befinna sig i samma tillstånd.

Analogi Man placerar elektronerna i atomens elektronskal ungefär som böcker i en bokhylla. På varje plats får det bara rum en bok.

Varje elektron har fyra olika kvanttal: n, l, m, ms.

Det är svårt att ge en exakt definition av dem på "gymnasiefysiknivå". Istället får vi ge en enkel bild enligt Bohrs atommodell.

n betecknar antalet nollställen i den radiella vågfunktionen + 1.

l anger hur utdragen banan är.

m anger hur banans plan lutar.

ms anger om spinnet är upp eller ner.

Ett röntgenspektrum uppkommer om man lyckas ta bort en elektron från ett inre skal i atomen. När någon av de yttre elektronerna "hoppar in" till den tomma platsen så sänds en röntgenfoton ut.
/GO

Nyckelord: Bohrs atommodell [9]; pauliprincipen [10]; elektronskal [11];

*

Ämnesområde
Sök efter
Grundskolan eller gymnasiet?
Nyckelord: (Enda villkor)
Definition: (Enda villkor)
 
 

Om du inte hittar svaret i databasen eller i

Sök i svenska Wikipedia:

- fråga gärna här.

 

 

Frågelådan innehåller 7179 frågor med svar.
Senaste ändringen i databasen gjordes 2017-09-20 12:13:24.


sök | söktips | Veckans fråga | alla 'Veckans fråga' | ämnen | dokumentation | ställ en fråga
till diskussionsfora

 

Creative Commons License

Denna sida från NRCF är licensierad under Creative Commons:
Erkännande-Ickekommersiell-Inga bearbetningar
.