Ich hab jetzt die Schnauze voll.
In der Schule gibt's ständig neue Atomtheorien....
Zu allererst hatten wir dann das Bohrsche Atommodell mit den
tollen Elektronenschalen und nun, was haben wir nun...?
Natürlich nicht das offiziell anerkannte (?) Orbitalmodell,
sondern unsere tollen Kugelwölkchen mit 2 Elektronen drin und
in 'nen paar Wochen gibt's bestimmt wieder 'nen neues Modell.
Ja toll, und das beste ist natürlich, dass der Lehrer NICHT mit
dem Orbitalmodell im Unterricht wegen des festgelgtem Curriculums
arbeiten darf! Anscheinend soll es doch zu schwer zu verstehen
oder so sein......
Kann mir jemand von euch erklären, was es mit dem Orbitalmodell
so auf sich hat?
THX
Hilft dir das weiter oder ist es immer noch nicht klar?
Wieso sollte das Orbitalmodell (dessen Theorie) nicht anerkannt werden?! Und nein, in der Schule kommt nach dem Orbitalmodell kein weiteres, also keine Panik.
"Nicht im Curriculum"? In welcher Klasse bist du denn und das wievielte Schuljahr Chemie ist das in deinem Bundesland?
nobody
23.08.2001, 16:06
Ich bin nun Jhgst. 11 mit Chemie-Grundkurs.
Ich hatte schon in der 7, 9 und 10 Chemie (8 auch? weiß ich gar nicht mehr...). Tja, und nun sind wir beim Kugelwolken Modell hängengeblien und auch in den Schulbüchern - so glaub ich - gibt's das Orbitalmodell nur als "Exkurs", d.h. wir werden es wahrscheinlich nicht behandeln. Und so genau, wieso und warum auch nicht, weiß ich auch nicht. Ich frag demnächst mal nach!
schlumpf
23.08.2001, 16:09
haha, kenne ich. Ist allerdings 15 Jahre her und hat mich trotzdem nicht vom Chemiestudium abgehalten. Chemie ist wohl das einzige Fach, in dem objektiver Unsinn gelehrt wird, nur weil es angeblich viel leichter ist ... keiner kaeme auf die Idee, das bei der rechtschreibung einzufuehren, aber lassen wir das ...
Leider faellt die 'Kugelwolke' ziemlich vom Himmel, ueber eine (fuer Schueler) ebenso ominoese Unschaerferelation.
Die Orbitale kommen aus der Quantenphysik. Hm, etwas Quantenmechanik fuer Anfaenger ... . Ich versuchs mal. Da stellt man sich das Elektron nicht mehr als 'Tischtennisball' sondern als Welle vor. Wie eine Welle, die man mit einem Springseil erzeugen kann.
Wenn man beide Enden des Seils fixiert haelt, gibt es nur bestimmte Frequenzen, mit denen man das Seil schwingen kann (ist jedem schon aufgefallen, der seilspringt). Das nennt man dann 'stehende Welle'. Fuer diese Welle kann man sich jetzt ueberlegen, wo das Seil am wahrscheinlichsten ist, naemlich an den Umkehrpunkten (wenn es ganz kurz sich gar nicht bewegt), waehrend es in der Mitte am schnellsten ist und die Aufenthaltswahrscheinlichkeit am geringsten ist.
Das Wellen-Elektron wird ebenfalls 'festgehalten' (von der Anziehungskraft des Protons), nur sind jetzt die stehenden wellen viel komplizierter und in drei Raumrichtungen. Auch hier gibt es jetzt bestimmte Raumbereiche, in denen das Elektron im Mittel oefter ist. Wenn man die einzirkelt, kommen die Orbitale raus.
Die Kugelwolken nehmen die Orbitale als gegeben (ohne ihre Entstehungsgeschichte), vereinfachen aber die oft komplexe Form zu einfachen Kugeln. Auch wird die Substruktur der einzelnen Schalen vernachlaessigt, und die sogenannte 'Hybridisierung' (erklaere ich jetzt nicht aus Zeitmangel) wird dadurch ueberfluessig.
Ueber den didaktischen Wert kann man sicher streiten, aber mir ging es damals ganz genauso, und den meisten die ich kenne ebenfalls ...
buba
23.08.2001, 16:16
Ich bin nun Jhgst. 11 mit Chemie-Grundkurs. (...) Tja, und nun sind wir beim Kugelwolken Modell hängengeblien und auch in den Schulbüchern - so glaub ich - gibt's das Orbitalmodell nur als "Exkurs", d.h. wir werden es wahrscheinlich nicht behandeln.
Das kann ich mir nicht vorstellen. Wenn ihr organische Reaktionstypen und Bindungsarten besprecht, braucht ihr das Orbitalmodell. Da zieht das Bohrsche Modell nicht. Stichwort Hybridisierung (schlumpfs Beitrag):
http://www.studenten-city.de/forum/showthread.php?s=&threadid=147
http://www.studenten-city.de/forum/showthread.php?s=&threadid=574
u.a.
nobody
23.08.2001, 16:21
ok.. das mit dem Springseil hab ich zwar immer noch nicht so ganz verstanden, jedoch werd ich mich mal erkundigen, ob und zu welchem Zeitpunkt wir diese Atomvorstellung behandeln werden.
Trotzdem, vielen Dank
bm
23.08.2001, 19:04
fängt man auch nicht beim Dach an (MP).
Alles sind nur Modelle, die die Wirklichkeit mehr oder weniger beschreiben. Gesehen hat`s noch keiner.
Und so ist die Sache halt historisch gewachsen :
Sommerfeld
Bohr
Schroedinger/Heisenberg
In der Physik fängt man auch nicht mit der string-theorie an und in Englisch nicht mit Shakespeare. Oder ist das auch falsch?
nobody
23.08.2001, 19:13
Also ich hab von diesen Kugelwolken noch nie was gehört. Obwohl ich schon 6 Jahre Chemie hatte. Wobei ich mit dem orbital-Modell am anfang auch so meine probleme hatte. wobei wir aber auch nicht über die entstehung dieser Orbitale geredet haben (hab von den wellen von Schlumpf auch noch nix gehört). Bin aber auch irgendwann dahinter gestiegen wie's funktioniert. :D
MfG MagicD
nobody
23.08.2001, 19:20
Apropos strings, welche Vorstellung hat man denn von denen ungefähr?
So weit ich mich an den Physik-Unterricht im letzten Jahr erinnern kann, waren das doch die Teilchen aus denen Protonen (oder noch kleiner?) bestehen?!
Kutti
23.08.2001, 19:29
Originalnachricht erstellt von topace
Apropos strings, welche Vorstellung hat man denn von denen ungefähr?
So weit ich mich an den Physik-Unterricht im letzten Jahr erinnern kann, waren das doch die Teilchen aus denen Protonen (oder noch kleiner?) bestehen?!
Ich glaube du verwechselst Strings mit Quarks ! ;)
nobody
23.08.2001, 19:32
Ooops, ich wusste doch, dass da irgendwas nicht stimmen konnte.
Klar, das waren natürlich Quarks und diese bestehen wiederum
aus Strings. Und was sind das so für Teile?
Die Sache mit den Strings ist etwas komplizierter.
Du weißt sicher, daß die Erscheinungen, die wir als "Teilchen" bzw "Wellen" bezeichnen, in Wirklichkeit völlig anderen Gesetzen gehorchen, als wir es gewohnt sind. So zeigen zum Beispiel Teilchen auch Welleneigenschaften, sie können interferieren, werden am Spalt gebeugt oder nehmen gemeinsame Quantenzustände an. In der Chemie werden die komplementären Wellen- und Teilcheneigenschaften "traditionell" durch die Schrödinger-Gleichung, eine Wellenfunktion, beschrieben, wobei die "reinen" Teilchen- bzw Welleneigenschaften nur Grenzfälle darstellen.
In der Stringtheorie wurde nun davon ausgegangen, daß unterschiedliche "Teilchen" nur unterschiedliche Schwingungsmoden von eindimensionalen Fäden seien.
Unglücklicherweise sind die Strings bereits veraltet, :p inzwischen rechnen die theoretischen Physiker mit den Schwingungsmoden p-dimensionaler Membranen ("p-Branes") im 10-Dimensionalen Raum herum.
Adam
24.08.2001, 01:01
@Godwael...
Schießt man einer Elektronenkanone auf einen Doppelspalt detektiert man dahinter Inteferenzen von Aufenthaltswahrscheinlichkeiten des Elektrons (als Welle betrachtet).
Führt man die Messung nochmals durch und ermittelt dabei messtechnisch die Öffnung welche das Elektron nimmt kann man keine Inteferenz mehr feststellen, das ist logsich.
Doch woher weis das Elektron, wann wir eine Messung durchführen um festzustellen welche Öffnug es nimmt und wann nicht?
Wird bereits durch unsere Messung bzw. Beobachtung die Quantenwelt verändert?
Cu
Adam
Godwael
24.08.2001, 01:54
Das Elektron befindet sich in einem sog. "verschränkten" Zustand. Das heißt, die Amplitude seines Ortsvektors der Wellenfunktion ( <font class="serif">Ω</font> <font class="serif">Ψ</font> = x <font class="serif">·</font> <font class="serif">Ψ</font> :D) ist an mehreren Stellen ungleich Null ("das Teilchen ist ein bißchen hier" :p), die Amplitude über den gesamten Raum aber immer 1 ("Das Teilchen ist da irgendwo"). Erfolgt eine Wechselwirkung, erhöht sich die Amplitude an dem Punkt, an dem sich das Teilchen für die Wechselwirkung befinden muß, auf eins, d.h. die Amplitude der Aufenthaltswahrscheinlichkeit wird ebenfalls 1. Das Teilchen ist "hier" und nicht "dort", weil es "hier" wechselwirkt.
:silly:
Dieser etwas anrüchige "spontane" Übergang von der verschränkten Wellenfunktion zum Teilchen wird in der Kopenhagener Deutung als "Kollaps" der Wellenfunktion bezeichnet, aber es gibt keinen Hinweis darauf, daß da irgendwas kollabiert. :rolleyes:
Eigentlich ist dieser Kollaps nur ein Resultat der "Wellenbeschreibung" des Systems, also etwas, was wir aus Gründen der Anschaulichkeit hinzudichten. Die Schrödinger-Gleichung ist halt nur so schön praktisch und anschaulich... :D :p
Man kann Teilchen auch mittels Gruppentheorie mathematisch beschreiben, das ist aber sehr viel komplizierter...
Noch Fragen? :D
schlumpf
24.08.2001, 09:00
hm, bevor man ueber Strings diskutiert sollte man sich vielleicht tiefergehend mit der klassischen Quantenmechanik auseinandersetzen ... oder selbst mit der ganz einfachen klassischen Wellenmechanik.
Ich denke, es ist nicht ganz unproblematisch, Schueler mit einer 'black box' (Orbitalmodell) zu konfrontieren und das dann - da ja die Grundlagen zum Verstaendnis fehlen - mit ominoesen Vereinfachungen (Kugelwolkenmodell) zu kompensieren.
Kutti
24.08.2001, 11:15
Originalnachricht erstellt von topace
So weit ich mich an den Physik-Unterricht im letzten Jahr erinnern kann, waren das doch die Teilchen aus denen Protonen (oder noch kleiner?) bestehen?!
@ topace: Komisch, ich kenne keine Schule in der man in der 10. Klasse in Physik Strings durchnimmt, aber das Orbitalmodell in der 11. Klasse (dort bist du doch oder) angeblich zu schwer ist ! :rolleyes: :confused:
Godwael
24.08.2001, 11:31
Es dauert ja nicht lange, die Grundvorstellungen der Quantenmechanik zu vermitteln. Es würde ja schon reichen, die "Kugelwolke" als lokal verschränktes Elektron zu erklären, wenn man eine kurze Einführung über "quantenmechanische Verhaltensregeln" voraussetzt.
Ich finde die klassische Mechanik in der Schulphysik auch extrem überrepräsentiert. Das interessiert doch keinen. Ich wär für Elektronik als Anfang, und dann ein wenig Mechanik als Einstieg in die Thermodynamik. Anschließend Quantenmechanik und Atomphysik, und dann in der Oberstufe den komplizierten Kram.
Der Physiklehrplan ist einfach historisch bedingt chronologisch geordnet und dementsprechend nicht mehr zeitgemäß. Ich bin für eine Sortierung nach Themengebieten.
schlumpf
24.08.2001, 14:24
@Godwael: weiss nicht. Immerhin ist die Mechanik ja relativ leicht vermittelbar, da anschaulich und erlebbar. Und wenn man Schwingungen, Kraefte, Wellen etc. in der Mechanik verstanden hat, ist die Uebertragungung eigentlich ein Kinderspiel. Und es geht ja ganz wesentlich darum, die Begriffe verstanden zu haben.
Z.B. (um bei den Orbitalen zu bleiben): wenn man so einfache Phaenomene wie das einer schwingenden Saite wirklich tiefgehend behandelt (Fourieranalyse, Resonanz etc.), dann hat man ja schon etliche Prinzipien der Quantenmechanik abgedeckt. Und letztlich bin ich meinem Physik-LK Lehrer immer noch genau dafuer dankbar, dass er es so gemacht hat.
Ich meine, man kann das natuerlich auch mit dem Schwingkreis machen und lernt dabei genauso viel (wenn man mit Elektronik anfaengt). Aber das ist ja schon wesentlich komplexer und auch wesentlich schwerer anschaulich zu machen.
Insofern frage ich mich schon, was in einem Lehrer vorgeht, der Stringtheorie im Unterricht vornimmt ...
Adam
25.08.2001, 19:42
@Godwael
Erscheint mir logisch...
Ist quasi so wie mit Schrödinger`s Katze.
Wenn die Kiste zu ist existieren Wellengleichungen für eine tote und eine lebendige Katze. Öffnet man die Kiste, kollabiert die eine Wellenfunktion, die andere wird "Realität"....
Strings: Bin nicht auf dem neusten Stand.
Soweit ich weis gibt es in den Gleichungen zahreiche math. Anomalien die man nicht lösen kann...
Grüß
Adam
nobody
25.08.2001, 21:04
@ Kutti: Das mit den Strings war einen reinen Interessensache.
Ich wollt mich mal darüber erkundigen und das mit dem Orbitalmodell
kläre ich gleich Montag in der Chemie-Stunde. Soweit ich das jetzt so
mitbekommen habe, ist also das Kugelwolkenmodell so eine Art "abgespeckte" Version vom Orbitalmodell. Ich hoffe, ich liege jetzt nicht schon wieder falsch, denn als ich den ersten Beitrag hier geschrieben habe, hab ich geschrieben, dass Protonen direkt aus Strings aufgebaut sind. Dies ist natürlich falsch. Erst kommen die Quarks und diese wiederum bestehen aus Strings.
Richtig?
Godwael
31.08.2001, 13:39
Das mit Orbital und Kugelwolke ist soweit richtig.
Mit den Strings wär ich vorsichtig - wie gesagt, nichts genaues weiß man nicht, und bis jetzt hat man weder Strings noch Branes irgendwo gefunden.