Aufgabe 1

Ergänzungen zur Vorlesung „Physikalische Chemie II“
Übung Nr. 8 vom 09.12.2003
Teil 2: Aufbau der Materie
Coulomb-Kräfte
Aufgabe 1
a) Berechnen Sie für das Wasserstoffatom das Verhältnis von elektrostatischer
Anziehungskraft Fc zur Gravitationskraft Fg zwischen Proton und Elektron.
b) Zwei Protonen werden einander angenähert. Tragen Sie grafisch die Verläufe der
Coulombschen Abstoßungskraft und der Wechselwirkungsenergie in Abhängigkeit
des Kernabstands auf.
(3 Punkte)
Bohrsches Atommodell
Aufgabe 2
Die experimentell ermittelte erste Ionisierungsenergie für atomaren Wasserstoff beträgt
13,6 eV. Wie groß ist die theoretische Ionisierungsenergie des Wasserstoffatoms, wenn das
Bohrsche Atommodell zu Grunde gelegt wird? Starten Sie bei Ihrer Rechnung mit der
Grundannahme des Bohrschen Atommodells, dass die Zentrifugalkraft eines Elektrons gleich
der Anziehungskraft zwischen Elektron und Kern ist. Vergleichen Sie die beiden erhaltenen
Werte.
(3 Punkte)
Lorentz-Kraft
Aufgabe 3
Die Lorentz-Kraft ist ein wichtiges physikalisches Phänomen, das unter anderem in vielen
technischen Anwendungen genutzt wird.
a) In einer Nebelkammer, die sich in einem Magnetfeld der Feldstärke H = 1,99.106 A/m
befindet , hinterlässt ein atomares Teilchen, das mit der Geschwindigkeit von
v = 107 m/s fliegt, eine kreisförmige Bahnspur mit dem Radius r = 8,3 cm. Berechnen
Sie die spezifische Ladung q/m des Teilchens.
b) Nach dem Bohrschen Atommodell umkreisen die Elektronen den positiv geladenen
Atomkern. Es wird sich bei der quantenmechanischen Behandlung zeigen, dass ein sElektron keinen Bahndrehimpuls und damit kein magnetisches Moment m besitzt. Wie
groß wäre die magnetische Flussdichte B am Ort des Wasserstoffkerns, wenn das
Elektron auf einer starren Kreisbahn (Bohrscher Radius) mit einer Frequenz von
v = 6,5 · 1015 Hz kreisen würde?
(4 Punkte)