Wazige elektronenbanen

In alle ionen (en atomen) bewegen de elektronen in wazige banen.
(Alleen naakte kernen worden niet van elektronen vergezeld.)
Die wazige banen worden beschreven met behulp van K, L, M-, ...schillen en
met s ,p, d, f, ... orbitalen.
In de scheikundelesen wordt dat keurig uitgelegd.

Wat is de oorzaak van die wazigheid

Stukje geschiedenis uit de sterrenkunde
Na de ontdekking van de pas ontdekte planeet Uranus door William Herschel in 1871
ontdekten astronomen dat de baan van deze planeet onregelmatigheden vertoonde
die niet te verklaren waren door de aantrekking van de toen bekende planeten.
Met sprak over storingen in de baan.
Men vermoedde een planeet voorbij de baan van Uranus en werd dankzij de storingen op Uranus
daadwerkelijk ontdekt: Neptunus. Op dezelfde manier werd pluto ontdekt.

Gestoorde elektronenbanen
  • De elektronen in een willekeurig ion (atoom) stoten elkaar af met hun elektrische lading.
    De voortdurend veranderende positie veroorzaakt een enorme grilligheid in de banen van alle
    aanwezige elektronen. Bij de planeten werd de storing veroorzaakt door gravitationele aantrekking,
    Bij de elektronen is dat de elektrische afstoting.
  • Het H-atoom heeft maar één elektron en daar kan dit verhaal niet opgaan.
    Er moet dus nog een oorzaak van de wazigheid van de elektronenbanen zijn.
    Die oorzaak is te vinden in de ionkernen (atoomkernen).
    De ionkern bevat allerlei geladen deeltjes die beslist niet muisstil staan. Ze trillen en roteren.
    Deze bewegingen veroorzaken met name buiten de kern veranderende elektrische velden die weer
    volgens de wetten van Maxwell veranderende magneetvelden opwekken. Die wekken vervolgens weer
    veranderende elektrische velden op.
    Het zijn deze voortdurend veranderende elektrische en magnetische velden die de gestoorde beweging
    van het ene elektron (dat lading en spin heeft) in het H-atoom veroorzaken.
    Uiteraard werken deze veranderende velden ook op meer-elektronen-systemen.
  • Ook de bewegingen van elektronen in naburige atomen speelt een belangrijke rol.
    Denk met name aan moleculen en roosters.
  • Veelvuldig passeren er geladen kosmische stralingsdeeltje die ook hun tijdelijke invloed op de
    beweging van de elektronen nalaten.
Alles bij elkaar is het een wonder, dat er nog een redelijke structuur
(elektronenschillen en orbitalen) uit die chaos tevoorschijn komt.


Chemie
Wetenschappen