elektronenschale

Geht man nach aussen, so haben wir einen laufenden Wechsel von Plus auf Minus und umgekehrt, bzw. Wechsel von hohen und niedrigen dortigen Kraftwirkungen.

Im Kern der Nukleonen befinden sich die positiven starken Positronen, welche von einer riesig grossen Suppe negativer Schwacher (Minos) zusammengehalten werden.

Am Rand des Nukleonenkerns finden wir aufgrund dieses Minosüberschusses eine hohe negative schwache Kraft kurzer Reichweite (hohe Spitze).

Sie wird weiter aussen von der weitreichenden Starken (kleine Spitze) der Positronen übertroffen, welche viele um diesen Kern rotierende Elektronen innerhalb des Nukleons hält.

Am Rand des Nukleons/Atomkerns befindet sich eine hohe negative schwache Kraft kurzer Reichweite (hohe Spitze), die weiter aussen von der positiven Starken (Proton, kleine Spitze) überflügelt wird. Diese Positive hält die äusseren Elektronen des Atoms.

d Positive Basiskraft am Atomrand

Elektronen und Protonen haben nach weit aussen je eine starke Kraft. Ihre Kraftsumme +1 und –1 wäre Null.

Elektronen verändern laufend ihre Position und sind zu Punkten ausserhalb der Elektronenschalen durchschnittlich weiter weg als der Atomkern.

Ausserdem wirken sie meist in einem Winkel von rechts, links, oben und unten auf ein externes Minos. Entsprechend diesem Winkel verringert sich ihre Kraftwirkung gemäss dem Kräfteparallelogramm nach aussen.

Wegen dieser Winkelwirkung und dem durchschnittlich höherem Abstand zu äusseren Minos hat der Atomkern ausserhalb der letzten Elektronenbahn einen positiven Kraftüberschuss.

Jedes Atom wirkt daher über seine Elektronenschalen hinaus positiv !

Elektronen am Atomrand

2) Minos- und Elektronenschalen

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e Wasserstoff und seine Kraft

Ein H-Atom hat ein aussen kreisendes Elektron, das von einem Proton gehalten wird.

Es hat einen Rotationsradius von etwa 0,5*10-10m.

Starke Kräfte (Elektronen/Protonen) verhalten sich bei x-facher Abstandsänderung mal 1/x.

Wir nehmen an, ein Proton hat die starke Kraft +1, ein Elektron die starke Kraft -1.

An der Gegenseite der Atomkugel existiert durch das mittige Proton eine positive Kraft von +1 minus 0,5 des doppelt so weit entfernten Elektrons, insgesamt etwa +0,5.

f Minos-Schale am Rand

Ausserhalb der letzten Elektronenschale haben die Atome Schalen mit negativen Schwachen (Minos, z.B. 4er-Teilchen).

Diese negativen Schwachen (kurze Kraftreichweite) erzeugen mit ihrer negativen Kraft (hohe Spitze) jeweils nachfolgende leere negative Umkehrschalen innerhalb des positiven (kleine Spitze, hohe Kraftreichweite) Differenzkraftfeldes aus Elektronen/Protonen.

Das Proton (bei H) zieht diese negativen Schwachen in Richtung der Laufbahn des Elektrons.

Wo sich das Elektron gerade nicht befindet, dringen sie etwas in dessen Laufbahn.

In Kürze kommt das Elektron schnell wieder vorbei und drückt diese Schwachen (Minos) zurück.

Dabei wird es von diesen Minos vor allem über grosse Zeiträume gebremst und später vom Proton wieder eingefangen. Das kann wegen der extrem kleinen Masse und grossen Trägheit dieser Minos Billionen von Jahren dauern.

g Elektronen- Bahnrichtungsänderung bei He

Bei He befinden sich 2 Elektronen aussen in 2 Laufbahnen, welche fast denselben Bahnradius aufweisen.

Dabei zwingen sich beide He-Elektronen zu laufenden Änderungen ihrer Laufrichtung auf ihrer Bahn-Kugeloberfläche.

Innerhalb kürzester Zeit kommen sie an jeden Punkt ihrer Bahn-Kugeloberfläche und drängen die eingedrungenen Minos wieder zurück.

Es können nur kurzwelligste (schwächste) Minos in Richtung des Atomkerns durchschlüpfen.

Das Elektron hat so eine enorme negative Energie nach aussen, dass 3 bis 6 Umdrehungen genügen, um die ganze Kugeloberfläche frei zu halten.

h Aufenthaltswahrscheinlichkeit des Elektrons

Die Kugeloberfläche der Elektronenbahn besteht aus z.B. 24 etwa gleichgrossen Feldern.

Die Aufenthaltswahrscheinlichkeit des Elektrons ist bei He in jedem Feld gleich.

Bei jeder Umdrehung rast es rechnerisch durch 8 Felder.

Bei optimaler Verteilung braucht 1 Elektron 3 Umdrehungen um die ganze Kugeloberfläche abzudecken.

Bei 2 Elektronen aussen reichen dann 1,5 Umdrehungen. Deshalb können die Minos nur in einem extrem kleinen Winkel in diese Laufbahn und bremsen die Elektronen nur minimal.

Jedes Feld hat eine Seitenlänge von etwa 0,788 Bahn-Radien des Elektrons.

Beim entferntesten durchschnittlichen Abstand des Randes eines Feldes von etwa 0,394 Radien zur Bahn des Elektrons mittig durchs Feld, hat das Elektron dorthin die 2,6-fache Kraft als das Proton.

i Kraftumkehrung am Elektron

Ein Elektron hat im Zentrum ein starkes negatives Teilchen mit 1 negativen Urladung mehr, das sich nach weit aussen bei x-fachem Abstand nach dem Kraftfaktor 1/x verhält.

Um dieses Zentrum parken sich Millionen oder Milliarden von positiven Schwachen (Plusos), die sich nach weit aussen bei x-fachem Abstand nach dem Kraftfaktor 1/x³ verhalten.

Das Elektron ist somit am Rand (kleine Reichweite, hohe Kraftspitze) positiv (stösst negative ab) und weiter weg (hohe Reichweite, kleine Kraftspitze) stark negativ (stösst positive weg).

Damit stossen Elektronen sowohl positive wie negative Schwache ab und bleiben selbst am Atomrand scheinbar immer unverändert.

j Plusos quanteln am Elektronenrand

Diese Plusos quanteln um das mittige 3er-Teilchen des Elektrons.

Ihre äusserste Urladung ist bei 4er-Plusos negativ und kann nicht tangential zum 3er rotieren (ihr 3er ist positiv und würde zum negativen 3er rasen).

Damit dreht die äusserste negative Urladung in die Richtung des starken negativen 3er und wird von diesem immer wieder stark zurückkatapultiert. Dabei nimmt es sein inneres 3er immer wieder mit zurück.

Das positive 4er kann daher nie ins Zentrum des Elektrons eindringen.

Um so grösser die Differenzkraft des positiven 4ers, um so weiter aussen parkt es am Elektronenrand !

k Elektronen werden schwerer und langsamer

Von aussen können keine Plusos zum Elektron vordringen.

An den Rand des Elektrons können nur sehr kurzwellige (wenig kräftige) Minos heran.

Diese reagieren mit den dortigen Plusos und werden in Plusos umgedreht.

Sind Kurzwelligere entstanden, so dringen sie in dieses Randsystem des Elektrons tiefer ein und verdrängen Langwelligere. Die äussersten verliert das Elektron bei ändernden Bewegungen (z.B. Bahnrichtungsänderungen).

Der Elektronenrand wird daher immer kurzwelliger, weiter und schwerer.

Damit wird das Elektron auch laufend langsamer.

Kommt es z.B. in der Sonne oder änlichen Sternen in eine Region mit massenweisen extremen Kurzwellern, so wird es dort extrem schnell vom Kern eingefangen.

So entstehen dort massenweise Neutronen.

l Negative Krafthöhe des Atomkernrandes

Der positive Mantel um das Elektron ist z.B. für Elektroneneinfang bei Pb205 verantwortlich.

Dabei ist das innerste Elektron nur noch weniger als 1/1000 eines Nukleonenradius vom Mittelpunkt des Atomkerns entfernt und die negative Kraft des Kernrandes sehr hoch (hohe Spitze, kurze Reichweite).

Die negative Kraft des Atomkerns könnte bei 16-facher Neutronen- bzw. Protonenanzahl bei angenommenen gleichbleibenden Verhältnissen die 16-fache Kraft haben (bei 82-facher Anzahl die 82-fache Kraft).

Allerdings wird die Wellenlänge der Minos am Kernrand bei grösseren Kernen immer kleiner (Kurzwellige verdrängen Langweller). Der Rand wird damit entsprechend breiter und erreicht das innerste Elektron.

m Gesamtkraft am Kernrand bei Pb

Am Schalenrand wirken die positive Differenzkraft aus dem Nukleoneninneren und die Kraft der Minos.

Bei x-facher Abstandsänderung von einem Minos verhält sich dessen Kraft (negativ) mal 1/x³.

Nun ist die Gesamtkraft wichtig:

Direkt am Schalenrand verhält sich die Gesamtkraft (positiv + negativ) gemäss 1/x² (vgl. Gravitation), weiter weg läuft sie auf die Kraftumkehrung zu.

Bei 82-facher Kraft des Kerns (Pb) würde die negative Kraft je nach Position im Schalensystem etwa 4,5 bis 9 mal soweit nach aussen reichen.

Daher ist es nur allzu logisch, wenn bei Zufuhr eines Neutrons die negative Kraft am Kernrand steigt, dass der Kern sofort das nächst erreichbare Elektron einfängt (Pb205 kommt dann nicht vor).

n Neu ausgetretene Elektronen sind leichter und schneller

Kerne fangen immer die langsamsten bzw. schwersten Elektronen ein.

Neu in die Umlaufbahn ausgetretene Elektronen haben eine viel höhere Geschwindigkeit als die länger in der Umlaufbahn kreisen.

Dadurch können Kerne auch mehrmals hintereinander Elektronen ein- und ausfangen, bis Stabilität eintritt.

Um so mehr Wechsel, um so schneller und leichter sind schliesslich die dem Kernrand nahesten Elektronen.

Deshalb können sich verhältnismässig stabile Atome auch bis weit über 82 äussere Elektronen hinaus aufbauen.

Zu beachten ist, dass der Rand des Kerns bei Neutroneneinfang erst langwelliger und entsprechend seiner Halbwertszeiten danach wieder kurzwelliger (schwächer) wird.

o Trägheit der Minos am Rand

Bei genügend Trägheit der Minos in der angrenzenden Elektronenschale braucht ein Elektron gar nicht näher kommen, um diese Minos aussen zu halten.

Kleinere Minos (weniger Kraftdurchmesser bzw. äusserer Durchmesser bei gleicher Masse) haben weniger Kraft und sind daher träger.

Direkt am Rand des Atoms zur letzten Elektronenschale befinden sich diejenigen Minos mit der kleinsten Kraft aller am Atomrand.

Die 1. Minos-Schale ist etwa 1,1 bis 1,2 Radien des letzten Elektrons vom Atomkern entfernt (obige Zeichnung der a-b-Schalen ist nicht massstabsgetreu).

Die Minos darinnen sind mindestens so schwach, dass sie von dem/den Elektronen aussen gehalten werden können.

p Atomkern und Minos-Aufnahme

Auch der Atomkern hat Schalen mit Schwachen um sich herum. Diese sind auch voll.

Kommen Minos vom Rand des Atoms durch die letzte Elektronenschale hindurch,

so können sie von den vollen Kernschalen sofort abgewiesen und wieder nach aussen geschickt werden.

Es kann daher ein laufendes Hin- und Her einer bestimmten Menge an Minus im Bereich der Elektronenschalen stattfinden.

q Kurzweller verdrängen Langweller

Sind beim Atomkern ankommende Minos schwächer (Impuls ist entscheidend) als dort Vorhandene, so dringen sie in die dortige Schale ein.

Kurzwelligere (schwächer) verdrängen immer die Langwelligeren (kräftiger).

Aufgrund kleinerer negativer Kraft können Kurzwelligere zwischen Langwelligeren tiefer nach innen durchwackeln.

Bei der Aufnahme so vieler sehr schwacher Minos, dass sie etwa die Stärke des stärksten Schwachen am Kernrand erreichen, gibt diese Schale dieses Stärkstes nach aussen ab (Radioaktivität).

Entsprechend werden alle Schalen bei Aufnahme Kurzwelligerer immer kurzwelliger.

Vor allem werden die Schalen immer kurzwelliger um so weiter innen sie sich befinden.

3) Elektronenschalen pärchenweise aufgefüllt

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r Helium

Helium hat 2 Elektronen am Rand.

Helium entsteht einmal von oben durch den Einfang eines Elektrons aus Lithium.

Zweitens entsteht es von unten durch Abgabe eines Elektrons aus einem Neutron eines H-Kerns.

In beiden Fällen wird das äusserste Elektron gewaltig nach innen gezogen.

s Schalen haben maximal nur 2 Elektronen

Alle Elektronen jedes Atoms kreisen allein oder nur zu Zweit in einer Schale um den Atomkern.

Schalen (p, d, f), die bis 6, 10 oder 14 Elektronen haben, sind intern auch pärchenweise strukturiert.

Die p-Schale hat intern noch einmal bis zu 3 Schalen mit 1 oder 2 Elektronen.

Das 2. Elektron jeder Schale bewirkt immer eine Bahnradiusverkürzung beider Elektronen.

Beide kreisen nie mit identischem Radius. Beide haben normal auch verschiedene Geschwindigkeiten und Massen.

t Volumenzusammenbruch bei 2. Schalenelektron

Gibt Tritium ein Elektron in eine Umlaufbahn ab, so will dieses sofort auf Gegenkurs zum bisherigen H-Elektron gehen. Daher haben sie eine durchschnittlich etwas höhere Entfernung zueinander.

Beide Elektronen haben zudem eine gegenseitige Winkelwirkung gegenüber der Geraden zum Atomkern.

Wegen Entfernungs- und Winkelwirkung wirkt das andere Elektron auf das 1. jeweils schwächer.

Auf das H-Elektron wirkt damit die 2-fache positive minus ungefähr die 0,6-fache negative Kraft = mal 1,4.

Das H-Elektron wird somit etwas nach innen gezogen und beschleunigt.

Nach grundlegenden Berechnungen rotieren beide Elektronen nun mit einem Bahnradius um 90% des vorherigen H-Elektrons (z.B. 87 und 93% Bahnradius).

Dieser Effekt des reduzierenden Bahnradius tritt immer ein, wenn irgendein ein Atom in eine Schale mit nur einem Elektron ein zweites Elektron aufnimmt.

Rechnerisch geht das Volumen des Heliumatoms gegenüber H auf etwa 80% zurück.

u Elektronen beim Li

Entsteht Lithium aus He, so verdrängt das Li-Elektron eines der 2 He-Elektronen auf eine neue Schalenbahn nach aussen.

Innen kreisen nun 2 Elektronen in der 1s-Schale, aussen eines in der 2s-Schale.

Gegenüber He steigt die Kraft des Atomkerns um 50%.

Die 2 1s-Elektronen können die Kraft 2er Protonen aufgrund ihrer Winkel- und höheren Abstandswirkung nicht kompensieren.

Auf das H-Elektron (das Äussere) wirkt damit eine höhere positive Kraft als beim H-Atom.

Der Radius des H-Elektrons bei Li kann daher etwas kleiner sein als beim H-Atom.

Der Radius der 1s-Elektronen sackt auf deutlich unter 90% gegenüber dem beim H-Atom ab.

v Wiederholung des He- und Li-Effekts

Beim Entstehen von Beryllium Be wiederholt sich der Effekt vom Helium.

Nun kreisen die 2 2s-Elektronen mit drastisch reduziertem Radius gegenüber dem einen bei Li.

Der Radius der 1s-Schale bricht auch wieder zusammen (auf etwa 80% gegenüber bei H).

Beim Entstehen von Bor B wiederholt sich der Effekt vom Lithium.

Nun kreist ein 2p-Elektron mit fast dem 'H-Radius' um den Atomkern.

Der Radius der 1s- und 2s-Schale reduziert sich gegenüber Be minimal.

w Weitere Wiederholungen und Ausnahmen obiger Effekte

Beim Entstehen von Kohlenstoff C wiederholt sich wieder der He-Effekt, bei Stickstoff N der Li-Effekt.

Bei C kreisen je 2 Elektronen in 3 Schalen mit drastisch reduziertem Radius gegenüber dem einen bei Bor.

Bei N kreist zusätzlich ein H-Elektron mit gegenüber bei Bor minimal reduziertem Radius um den Kern.

Diese He- und Li-Effekte wiederholen sich laufend.

Dabei ist zu beachten, dass bei der p- d- und f-Schale die bis 6, 10 bzw. 14 Elektronen in im Verhältnis viel engeren Schalen umeinander kreisen.

Es kann auch passieren, dass eine innere Schale nicht voll wird (mit 2 Elektronen) und sich trotzdem ein oder 2 Elektronen weiter aussen in der s-Schale etablieren.

Die Abstände der p-Schale zu den s-Schalen sind im Verhältnis viel grösser, als diejenigen innerhalb der Unterschalen der p- d- oder f-Schalen.

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