¿Por qué un electrón pierde energía cuando se acerca a un núcleo?

Pensemos primero clásicamente. El electrón está en el campo del núcleo. Este es un campo electrostático que es un campo conservador. En el campo conservador se conserva la energía mecánica. Con el cambio en la distancia entre el núcleo y el electrón habrá cambios en el potencial y la energía cinética, pero la energía total (energía mecánica) será constante. Por lo tanto, no se trata de una disminución de la energía total. Ahora, sabemos que la cantidad que se conserva en la mecánica clásica se cuantifica en la mecánica cuántica. Cuando el electrón está en algún estado cuántico unido, tiene algo de energía negativa. El valor de esta energía negativa es pequeño cuando está en un estado cuántico más alto y en un estado cuántico más bajo este valor negativo es grande. Dichos valores negativos son las energías de unión del electrón. (La energía de unión del electrón se define por la energía que se suministra al electrón para liberarlo del campo del núcleo). Por lo tanto, el electrón en estado cuántico inferior está unido al núcleo más fuertemente que el electrón en estado cuántico superior. Además, más la energía de unión, más la estabilidad. Naturalmente, cualquier sistema trataría de permanecer en el estado de energía más bajo disponible para lograr la estabilidad. No se debe pensar que el electrón tratará de alcanzar una distancia cada vez menor del núcleo. De hecho, si estudiamos las funciones de onda de un electrón en diferentes estados cuánticos en el campo del núcleo, encontramos que el cuadrado absoluto de la función de onda sigue disminuyendo a medida que nos acercamos al núcleo, lo que sugiere una disminución en la probabilidad de encontrar el electrón cerca el núcleo. En realidad, esta es una condición límite esencial en la función de onda que, como distancia r-> 0, la función de onda también tiende a cero. Del mismo modo, tenemos una condición límite en el infinito. Además, debemos tener continuidad de la función de onda y es derivada. Todas estas condiciones de admisibilidad deben tener soluciones significativas de la ecuación de Schrodinger. Finalmente, las cantidades de interés práctico son los valores promedio o esperados en los estados vinculados. Cuando el electrón con alguna probabilidad de transición realiza la transición del estado superior al inferior, emite algo de energía que muestra que su energía disminuye.