Warum ist die Anzahl der Elektronen jeweils gleich?

Question

Aufgabe:

Heute im Unterricht hat sich die Frage ergeben, wie das bei der Teilung von Metall aussieht. Die Elektronen können sich ja frei bewegen. Woher weiß man denn dann, das sich in beiden Teilen gleich viele Elektronen befinden?

Problem/Ansatz:

Meine Lehrerin wusste es auch nicht.

Answer 1

Salut,

Heute im Unterricht hat sich die Frage ergeben, wie das bei der Teilung von Metall aussieht. Die Elektronen können sich ja frei bewegen. Woher weiß man denn dann, das sich in beiden Teilen gleich viele Elektronen befinden?

Folgendes fällt mir ad hoc dazu ein:

Metallatome lagern sich ja in einem Gitter zusammen, wobei wir sie uns aber nicht als feste Kugeln vorzustellen haben, also bestehend aus Kern und Hülle, sondern primär dergestalt, dass die Elektronenhüllen leicht ineinander "übergehen", sich also ein stattliches Elektronengewaber ergibt.
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Da die Valenzelektronen äußerst schwach an ihre Atomkerne gebunden sind, werden sie leicht abgegeben und können sich deshalb frei, in permanenter Bewegung, mit hoher Geschwindigkeit und völlig ungeordnet zwischen den Atomrümpfen, also quasi im ganzen Gitter aufhalten und den gesamten Raum ausfüllen.

Sie verhalten sich somit wie ein Gas, wie eine Wolke aus Gaspartikeln und eben dadurch den kompletten Raum ausfüllend, weswegen man auch auch von Elektronengas spricht.

Schöne Grüße :).

Comments

Genau das haben wir auch gedacht. Die daraus folgende Frage war: Wenn ich jetzt ein Metallstück habe, das ja aus einem Metallrumpf und Elektronengas besteht teilt. Wie kann dann sicher gestellt werden bzw. Wie kommt es zu Stande, dass wenn ich dieses Stück Teile jeder Metallrumpf auch wieder seine Valenzelektronen hat?

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Sehe gerade, dass offensichtlich heute diese Frage bereits in einem anderen Forum gestellt wurde. Vielleicht hilft dir die dortige Antwort weiter:

http://www.chemikerboard.de/ptopic,99696.html#99696

Answer 2

Die Vorstellung von einem Elektronengas ist nur ein Modell, was die elektrische Leitfähigkeit erklärt. Daneben gibt es z.B. noch das Bändermodell, was später entstanden ist und wesentlich umfangreicher (Leiter, Halbleiter) ist.

Jedes Modell ist durch die Beobachtungen aus der Natur abgeleitet, sehr selten ist es andersrum. Deshalb macht deine Frage hier wenig Sinn. Mit was willst du das auch teilen? Du müsstest dann einzelne Atome von einander trennen. Da brauchst du ein hochpräzises Instrument, was es vielleicht gar nicht gibt (AFM, Elektronenstrahl?).

Wenn du es trennen kannst, dann geschieht das eher an den Kristallfehlstellen. Also wäre eher die korrekte Frage, warum Metalle so hart sind?

Um der Frage wirklich nachzugehen brauchst du ein sehr umfangreiches Wissen und selbst dann wirst du wahrscheinlich keine befriedigende Antwort finden.

Du kannst dir ja mal den Wikipedia Beitrag des Elektronengas durchlesen. Wenn du das verstanden hast, Glückwünsch, ich verstehe von Physik nichts.