Elektronischer Übergang
Atomphysik
Basiswissen
Elektronen wechseln Zustände, z. B. innerhalb eines Atoms: Elektronen innerhalb eines Atoms können sich in verschiedenen stabilen Energieniveaus befinden. Für jedes Atom gibt es bestimmte stabile Niveaus. Wechselt ein Elektron von einem solchen zu einem stabilen anderen Niveau, spricht man von einem elektronischen Übergang. Der oft dafür verwendete Begriff Quantensprung ist irreführend.
Gemeint sind: Übergänge zwischen stabilen Zuständen
- Für Elektronen in Atomen (oder Molekülen oder Atomgittern) gibt es bestimmte stabile Zustände.
- In diesen Zuständen können Elektronen längere Zeit verbleiben (Minuten, Jahre, Jahrtausende).
- Im Bohrschen Atommodell sind diese stabilen Zustände z. B. die berechneten erlaubten Bahnen.
- Für jedes Atom oder Molekül (oder Atomgitter) gibt es stabile Zustände und instabile Zustände.
- Instabil heißt: das Elektron hält sich in diesem Zustand nicht längere Zeit auf.
- Ein Übergang bezieht sich immer auf einen Wechsel von einem zu einem anderen stabilen Zustand.
Stabile Zustände sind keine Umlaufbahnen
- Im Bohrschen Atommodell stellt man sich Elektronen in enger Analogie zu Planetenbahnen um die Sonne vor.
- Im Sonnensystem gibt es keine Bahnradien auf denen nicht theoretisch ein Planet sein könnte.
- Im Bohrschen Atommodell gibt es diese "verbotenen" Bahnradien allerdings sehr wohl.
- Es gibt dazwischen erlaubte Bahnradien, die man für Wasserstoff berechnen kann.
- Für andere chemische Elemente (auch Moleküle etc.) gibt es Näherungsformeln.
- Ein Übergang wäre in diesem Modell ein Übergang zwischen erlaubten Bahnradien.
- Die populäre Vorstellung von Bahnen, auf denen sich Elektronen ist aber falsch.
- Die heutige Vorstellung geht von Wahrscheinlichkeitswolken (Orbitalmodell) aus.
Stabile Zustände sind Wahrscheinlichkeitswolken
- Eine zutreffende Vorstellung von Zuständen gibt das Orbitalmodell.
- In diesem entspricht ein Elektronzustand einer wolkenartigen Darstellung.
- Die Wolken sind eine Veranschaulichung eines Wahrscheinlichkeitsfeldes.
- Für jeden Punkt im Atom kann eine Wahrscheinlichkeit angegeben werden, dass das Elektron dort ist.
- Je höher diese Wahrscheinlichkeit desto dichter (z. B. dunkler) ist die Wolke gezeichnet.
- Die Berechnung dieser Wahrscheinlichkeitswolken ist (extrem) schwer und aufwendig.
- Jeder stabile Zustand korreliert auch mit einem festen Energieniveau.
- Ein stabiler Zustand korreliert mit einer Wahrscheinlichkeitswolke.
Ein Übergang ist: von einer Wolke zu einer anderen Wolke
- Ein Übergang ist ein Übergang von einer zu einer anderen stabilen Wahrscheinlichkeitswolke.
- Dieser Übergang ist damit auch ein Übergang zwischen verschiedenen Energieniveaus.
Wie sieht ein Elektronenübergang aus?
- Eine passende Vorstellung wäre, das sich eine Wahrscheinlichkeitswolke in eine andere verformt.
- Dabei werden auch verschiedene (instabile) Zwischenzustände durchlaufen.
- Der ganze Prozess braucht Zeit (Nanosekundenbereich).
Welche Übergangsarten gibt es?
- Man unterscheidet einmal nach dem Anlass des Übergangs:
- Ist der Wechsel induziert (künstlich) oder spontan?
- Zum anderen unterscheidet danach von wo nach wo ein Elektron springt.
- Mehr zur Klassifizierung unter => elektronische Übergänge
Wie nennt man Übergänge von Atom zu Atom?
- Dies ist zum Beispiel bei chemischen Reaktionen der Fall.
- Solche Übergänge heißen => Elektronentransfer
