¿Por qué los electrones giran alrededor del núcleo? Sé que la atracción se debe a la fuerza electrostática de atracción, pero ¿giran?

Si miramos hacia atrás en el tiempo, cuando los seres humanos comenzamos a preguntarnos y eventualmente descubrir el cosmos, lo primero que observamos fue el mundo astronómico. Con una comprensión detallada de nuestro sistema solar, el concepto de revolución de objetos más ligeros alrededor de objetos más pesados ​​se hizo obvio y aceptable para nosotros. Antes de entrar en las complejidades de la mecánica cuántica, los experimentos de Ernest Rutherford dieron forma a nuestras ideas iniciales relacionadas con el interior de un átomo que era bastante similar al concepto orbital de nuestros planetas en el sistema solar. Ernest Rutherford no estaba absolutamente equivocado, pero él y la gente en ese momento no estaban al tanto de las sutilezas intrigantes del mundo cuántico.
En lo que respecta a la mecánica cuántica, el concepto más fundamental es el principio de incertidumbre basado en el cual podemos describir todo el mundo cuántico. La ecuación de Schrodinger se basa en este principio muy básico. En el mundo cuántico de los átomos, la existencia espacial de electrones alrededor del núcleo está indefinidamente definida. Resulta que la probabilidad de la distribución espacial de electrones alrededor del núcleo es mucho más compleja que una revolución orbital más simple. Entonces, cuando se pregunta si el electrón gira en una órbita particular, la respuesta correcta debería ser “no sabemos, es un mundo probabilístico allá abajo”. Cuando solo se pregunta si el electrón gira, la respuesta correcta es ‘podría ser pero no necesariamente’.

No creo que ninguna de las 24 respuestas aquí haya respondido realmente a su pregunta. En su mayoría, te están castigando de diferentes maneras por usar el término “revolución” como en un modelo planetario de un sistema cuántico.

Todos sabemos que la ecuación de Schroedinger te dice la probabilidad de que encuentres un electrón en una ubicación determinada cerca del núcleo, pero no te da una imagen intuitiva y ciertamente no te dice cómo las diferentes interpretaciones de la mecánica cuántica afectará la forma en que imaginas un átomo. Entonces, comencemos allí:

colapso de la función de onda probabilística: los electrones no giran, existen como una nube de probabilidades hasta que algo interactúa con la nube y colapsa la función de onda, haciendo que la partícula aparezca repentinamente y la nube desaparezca

mundos paralelos: el electrón está en una ubicación en nuestro mundo y en otra ubicación en otro; no sabemos en qué mundo vivimos hasta que hacemos una medición

teoría de la onda piloto: hay un electrón y está rodando en una energía potencial bien formada por ondas que no podemos ver. No podemos determinar dónde está el electrón porque no podemos ver las ondas en las que está montando sin perturbarlas. (y sí, sé sobre la desigualdad de Bell; no significa que esta interpretación sea incorrecta, solo significa que tienes que aceptar acciones espeluznantes a distancia)

Si bien la mayoría de los físicos y las 24 personas que respondieron a su pregunta se aferran a la primera interpretación porque fue el punto de partida de gran parte de la maquinaria teórica que han sido entrenados para amar, a las personas con computadoras cuánticas a menudo les gusta la segunda interpretación, mientras que quienes estudian las gotas de aceite realmente les gusta el tercero. Esta imagen en evolución se describe aquí de manera muy elocuente: ¿Hemos estado interpretando mal la mecánica cuántica todo este tiempo?

Es importante tener en cuenta que las predicciones de todas estas interpretaciones son las mismas, es solo que el lenguaje con el que se hacen las predicciones es diferente. Debido a que el lenguaje de la primera interpretación ha demostrado ser el más fácil para trabajar matemáticamente, es la interpretación más utilizada. Esto no debería afectar su interpretación personal.

En términos de la teoría de ondas piloto, ciertamente puede tener electrones que giran alrededor de un núcleo y, debido a la atracción electrostática, debe preguntarse ¿Por qué los electrones en un átomo mantienen una distancia de los protones si se atraen cargas opuestas? ¿Por qué los electrones no chocan contra el núcleo? La respuesta estándar a esa pregunta es el Principio de Exclusión de Pauli y si preguntas por qué ese es el caso, entonces responden la presión de degeneración de electrones y si preguntas por qué ese es el caso, responden el Principio de Exclusión de Pauli, y así sucesivamente.

Creo que se puede encontrar una mejor respuesta a esa pregunta en la respuesta a esta pregunta: ¿Por qué los electrones no emiten radiaciones en órbitas estacionarias mientras giran alrededor del núcleo? El resumen es que los electrones no chocan contra el núcleo porque intercambian constantemente fotones (energía) con el núcleo y esto los mantiene girando alrededor del núcleo (en un sentido cuántico, por supuesto, sea cual sea su interpretación personal) . ¿Los protones intercambian fotones con electrones?

Usando la definición de masa a partir de la dinámica de fluidos, puedes imaginar un electrón que se propaga alrededor de un núcleo como un barco con una estela.

El electrón girará en círculo y formará un circuito cerrado (o superficie) con la estela. Si la velocidad con la que viaja el electrón cambia en una pequeña cantidad, el electrón será empujado hacia un valle de la estela, pero si cambia en una gran cantidad, entonces saltará hacia adelante o caerá detrás de este valle y Esto conducirá a una absorción o emisión discreta de energía tangencial a la trayectoria del electrón. Mientras tanto, perpendicular a la dirección del viaje del electrón, hay ondas que se propagan de un lado a otro entre el electrón y el núcleo, evitando que el electrón se estrelle contra el núcleo.

A2A.

Los electrones son partículas que contienen una unidad de carga negativa en ellos. Los protones son los que contienen la unidad de carga positiva en ellos. Cuando se acercan lo suficiente, existe una fuerza de atracción entre ellos. Sin embargo, sabes esto, ¿verdad?

El electrón tiene cierta velocidad con la que se mueve cuando es atraído por un protón, la velocidad del electrón intenta moverlo en la dirección en la que se movía y el protón intenta atraerlo completamente hacia él. Entonces, hay cierta fuerza centrípeta por protón en el electrón y cierta aceleración centrípeta en él. Pero, la velocidad previa del electrón no permite que el protón lo atraiga por completo. Entonces, el electrón tiene velocidad tangencial, así como cierta aceleración centrípeta. Y por lo tanto, la velocidad resultante actúa y el electrón sigue ese camino circular.

Aquí hay algo de trabajo que hice para explicar este fenómeno. (no menciones la letra)

#Kaushik Stargazer

¿Alguna pregunta? publícalo en los comentarios.

Primero pensemos en esto de manera clásica, ignorando la mecánica cuántica. El núcleo es pesado y cargado positivamente. El electrón es ligero y tiene carga negativa. Se atraen, por lo que si el electrón se mueve hacia los lados a la velocidad correcta, se doblará hacia el núcleo y seguirá doblándose en un círculo, lo mismo que un satélite en órbita alrededor de la Tierra. O si está a otra velocidad, formará una órbita elíptica, o en el caso extremo de que no haya velocidad inicial, simplemente caerá directamente en una trayectoria radial. Cuánticamente mecánicamente, las cosas son más difíciles de visualizar. Puede pensar en el estado fundamental del hidrógeno, por ejemplo, como un electrón que oscila simultáneamente dentro y fuera radialmente en todas las direcciones posibles. (¡Nadie puede evitar que lo pienses!) Y para alguna energía de electrones en particular, todos estos caminos se suman de manera constructiva, debido a la naturaleza ondulatoria del electrón.

Entonces, creo que la mejor respuesta a su pregunta es que hay estados en los que se puede pensar que el electrón está orbitando el núcleo (estados con momento angular distinto de cero), pero en el estado fundamental, donde un átomo de hidrógeno típico gasta la mayor parte de su tiempo, no hay momento angular, por lo tanto, no hay órbita.

La mecánica cuántica lo hizo mucho más fácil de lo que cualquier físico podría haber esperado . Debido a que resultó que uno de los postulados principales de QM era que la dinámica de TODAS las propiedades de un sistema se calcula a partir de una sola función . ¡Increíble!

Tenga en cuenta que no estamos computando partículas. Estamos computando con propiedades en sí mismas . Las propiedades son la realidad, son más primarias. Para algunas personas no es fácil asimilar, pero la noción de propiedades es más fundamental que la particularidad.

Esta es la verdadera lección para llevar a casa de QM, y puedo darle una gran ilustración.

(Puede encontrar situaciones para las estadísticas de fotones donde la densidad de fotones y la fase cuántica están relacionadas a través del principio de incertidumbre. Sí, es cierto, el recuento de fotones real puede ser indeterminado. Eso no solo significa que no está exactamente seguro de cuántos fotones hay involucrado, sorprendentemente significa que la madre naturaleza tampoco se compromete. El conteo realmente puede ser inespecífico).

Eso fue solo una muestra, los electrones tienen una masa en reposo que hace que las cosas sean específicamente contables. Y a diferencia de los fotones, pueden ser etiquetados binariamente (es decir, estado de rotación). Estas propiedades invariantes no existen dentro de una pequeña bola o punto infinitamente pequeño. Todavía los llamamos propiedades intrínsecas a pesar de que se distribuyen en el espacio y el tiempo.

Esos diagramas borrosos en los libros de química te dicen cómo es esa distribución.

Las propiedades “extrínsecas” también se extienden como densidades utilizando exactamente la misma función de onda, aunque se aplica un cálculo diferente para cada propiedad. Si desea profundizar en eso, se derivan utilizando “operadores” en esa función. Por propiedades extrínsecas me refiero especialmente a las propiedades de momento angular y energía.

La propiedad eléctrica de la carga es intrínseca, y hay una distribución de carga en el espacio para un electrón. Este efecto es muy importante en química , porque una densidad de carga en el espacio tiene un efecto conocido de “blindaje” sobre la fuerza proveniente de otras cargas en un sistema.

Pero si hay una distribución del momento angular neto, entonces podemos esperar que también haya una corriente eléctrica distribuida en el espacio. Llevando eso un paso más allá, podemos esperar que las fuerzas magnéticas estén presentes, girando alrededor de las corrientes.

Ninguno de estos arreglos de propiedades complejas dice nada acerca de algún pequeño modelo imaginario de mármol. Es tentador imaginar un modelo de bola de un electrón que tenga todas esas propiedades a la vez, en algún modelo localizado, con una trayectoria y, por lo tanto, una historia, pero no. No hay absolutamente nada en la teoría que sugiera que, y de hecho, eso está prohibido. Los químicos tienen cuidado de llamarlos orbitales, no órbitas. Hay un mundo de diferencia.

Un solo electrón de 1s en un átomo de hidrógeno tiene un orbital esférico . Eso no es algo “clásico”. Eso es mucho más característico de las ondas estacionarias, de hecho. Una onda estacionaria es como dos ondas que viajan en direcciones opuestas al mismo tiempo. Para un electrón de hidrógeno no tiene un momento angular. Entonces, ¿se está moviendo? ¡Ajá! Ahí está la trampa, no tienes que preocuparte por un “eso”. Su pregunta original es discutible.

¿Qué pasa con la relatividad entonces? Bueno, tienes impulso y energía pura y simple, así que seguro. Se aplica la relatividad. Se produce la contracción orbitaria.

Tomemos nuevamente el orbital cuántico 1s de hidrógeno, puede aceptar dos electrones. Lo que esto significa es que hay dos conjuntos de propiedades, una para cada electrón. Estas propiedades son las densidades. Como no hay pequeñas bolas “duras” para chocar entre sí, estas propiedades pueden compartir felizmente el mismo espacio alrededor del átomo. La prueba es simple, no tenemos un átomo de “máquina de pinball” en absoluto. Ese sería el resultado y ciertamente no es lo que se observa. En cambio, hay el doble de densidad de carga, y el ion hidruro tiene un radio orbital más grande para reducir esa presión repulsiva.

En resumen, la naturaleza no clásica de los electrones en los átomos se manifiesta de muchas maneras, todas las cuales proporcionan evidencia adicional de la visión cuántica moderna de los electrones orbitales, y ninguna de las cuales respalda el concepto de partículas puntuales.

Gracias por el A2A. Primero, estuve un poco inactivo con Quora por algún tiempo, así que lamento la demora en contestar.

Ahora, volviendo a su pregunta, los electrones en realidad no “giran” alrededor del núcleo. Bueno, algunos podrían razonar que las fuerzas electrostáticas proporcionan la fuerza centrípeta requerida, aunque esta suposición es bastante buena en sí misma y podría ayudar a obtener una visión básica del átomo, pero esa suposición es incorrecta si observamos el átomo a nivel cuántico.

En primer lugar, los electrones son partículas débilmente pequeñas que se encuentran bajo el reinado de la mecánica cuántica y uno de los principios o leyes más importantes de la mecánica cuántica es el Principio de incertidumbre de Heisenberg, que establece que si observamos cualquier cantidad, no podemos Simultáneamente conozca su momento y posición con precisión.

Dado que un electrón también se incluye en la categoría de cuantos, sigue el principio de incertidumbre. Por lo tanto, no podemos conocer su posición con precisión en un momento dado y en el siguiente. Ni siquiera podemos saber con certeza dónde estará cuando no lo estemos observando. Entonces, decir que los elctrones giran alrededor del núcleo es falso.

Editar: La cuestión es que no podemos ignorar por completo las leyes electrostáticas, por lo tanto, la forma más “ segura ” o correcta de decir las cosas mencionadas anteriormente es que los electrones giran alrededor del núcleo, pero no podemos predecir su posición en el lugar donde está durante su revolución.

A diferencia de la creencia popular, el modelo atómico de Rutherford se descarta ahora.

¡¡¡Incorrecto!!!

Además, el modelo atómico de Bohrs tampoco es correcto (en términos de movimiento de electrones. Los niveles de energía son correctos).

Además, no es correcto !!!

(Lamentablemente, a los niños todavía se les enseñan estos modelos. Probablemente porque son fáciles de entender)

Este es el modelo correcto según nuestra mejor comprensión ahora.

El electrón no gira alrededor del núcleo, estará presente en cualquier lugar en una nube determinada. Esto nos da la probabilidad de encontrar un electrón en una ubicación determinada.

Cuando Heisenberg inventó la Mecánica de matrices en junio de 1925, eliminó la idea de que los electrones orbitaran alrededor del átomo como se había imaginado previamente en el modelo del átomo de Bohr. Heisenberg le dijo a Pauli: “Todo sigue siendo vago y poco claro para mí, pero parece que los electrones ya no se moverán en órbitas”. (Wikipedia Matrix Mechanics) Su fórmula no incluye el momento angular, pero muestra una nube de probabilidad en su lugar.

Schroedinger en 1926 creó su famosa ecuación que describe el electrón como una onda cuantificada. Su ecuación tampoco incluía el momento angular, ya que se diseñó para tratar una onda como si fuera una partícula, sino que describió una onda de electrones con una posición y energía cuantificada.

Sin embargo, las ideas de Bohr sobre el momento angular cuantificado y la idea de Pauli del giro de partículas todavía se consideran construcciones matemáticas que describen estados atómicos. En la ecuación de Schroedinger, el momento angular es la forma del orbital s, p, d, pero no significa que el electrón esté en órbita, sino que es una probabilidad de dónde está el electrón en ese orbital.

Empíricamente, los experimentos muestran que el electrón siempre tiene energía intrínseca incluso cerca del cero absoluto, pero la Mecánica Cuántica no enseña que el movimiento de los electrones sea descrito por las órbitas, sin embargo, a veces se usa la palabra órbita, pero solo significa capa de electrones. La ecuación de Schroedinger ha sido interpretada para describir el movimiento de electrones como vibraciones. De Broglie describió el electrón como una onda estacionaria en su caparazón.

Ellos no.

Fue solo una explicación que surgió a principios del siglo XX para explicar cómo se comportan los átomos física y químicamente.

Sabemos que los átomos reaccionan entre sí. Con base en experimentos químicos, los químicos pudieron elaborar leyes empíricas que dieron un mecanismo de reacción y prácticamente adivinaron cómo reaccionarían si se exponen a otros átomos.

Por ejemplo, para decir que al cloro le gustaría tener un electrón extra y al sodio le gustaría perder un electrón, no tiene que abrir los átomos y ver qué está sucediendo realmente.

Primero desarrollamos sistemas para medir cargas en iones. Sabíamos cómo se comportaban los iones y cuánto cargaban cada uno ión transportado.

Desarrollamos muchos métodos de laboratorio para observar reacciones y ver cómo se comportaban los átomos para decir quién necesitaba un electrón y quién quería perder uno.

Un grupo particularmente útil de reacciones fueron la reacción ácido-base y las reacciones redox. Sus estudios detallados ocurrieron mucho antes de que tuviéramos teorías para la estructura del átomo.

La razón es que estas reacciones fueron comercialmente importantes. Conocer la estructura del átomo no tenía una implicación práctica ni poseíamos suficiente instrumentación para validar las hipótesis.

La idea de crear un electrón que girara alrededor del núcleo fue una innovación brillante. Ya sabíamos que hay diferentes niveles de energía para diferentes electrones dentro de un átomo. (Porque debían suministrarse diferentes cantidades de energía para extraer cada una de ellas).

Dado que estamos suministrando energía al átomo, Neils Bohr supuso que deberían estar en una situación de energía potencial negativa . Eso sucede cuando estás en el campo de algo que te atrae hacia él.

Un núcleo positivo que atrae un electrón negativo tiene sentido. Pero, ¿por qué el electrón no cae al núcleo entonces?

Neils Bohr postuló que esto se debía a que el electrón giraba alrededor del núcleo y la fuerza centrífuga desplazaba la fuerza electromagnética.

Ahora, esa es una suposición ridícula. Pero en el momento en que Neils Bohr estaba hablando, no era tanto. No teníamos muchos equipos para medir. Neils Bohr mismo debe haber esperado que cambie en un período de tiempo posterior.

De hecho, muchos científicos rechazaron sumariamente la idea. Fue una buena explicación requerida para reenviar la ciencia. Pero no necesariamente la explicación correcta.

Las cosas se complicaron cuando se descubrió la naturaleza ondulatoria de los electrones. Ahora, ¿cómo rotará una onda (el electrón en movimiento tendrá una naturaleza de onda predominante) alrededor del núcleo?

Los científicos idearon una teoría de “onda estacionaria” ahora. Que los electrones existen como una onda estacionaria alrededor del núcleo en sus órbitas. ¡Con buena pinta!

Pero nuestra comprensión actual es que existen como ondas en todas partes dentro del átomo. Asignamos una probabilidad de encontrar nuestro electrón a cada punto dentro del átomo. Lo llamamos la distribución de probabilidad.

Cuando aprendemos ciencias, debemos buscar un poco de historia para saber cómo desarrollamos una comprensión particular de un tema.

Ahora no es necesario que entremos en detalles y estudiemos los años y las suposiciones de esa época, pero para que nuestro aprendizaje sea completo, deberíamos tener algún contexto sobre cómo se desarrollaron teorías particulares, cómo se desacreditaron y qué se acepta. en este punto del tiempo

Mis dos centavos.

Si está utilizando o no un modelo arcaico de órbitas no responde la verdadera pregunta de ciencia que está haciendo.

Corregiré el modelo, pero primero respondamos la pregunta real de la mecánica que usted hace. ¿Por qué se forman órbitas de todo tipo?

Y eso tiene una respuesta clara. Porque ellos pueden. Lo que no está explícitamente prohibido sucederá. Especialmente porque es la energía total la que está arbitrando este juego . Las ecuaciones de energía pueden ser bastante relajadas sobre lo que está prohibido. La entropía, el principio de equipartición, el teorema virial, todos ellos describen cómo la energía cinética participa naturalmente en la medida máxima permitida en los sistemas dinámicos. La energía toma muchas formas, y se unen fácilmente en los sistemas, es algo de esperar.

La mecánica cuántica se trata de lo que se permite que exista, y su electrón, por ejemplo, es atraído radialmente hacia un protón, pero también se puede mover hacia los lados prácticamente por ninguna otra razón que no sea . Si puede, lo hará. Mientras se cumplan las leyes de conservación, a la naturaleza no le importa lo que hagan las partículas. Y es que esa acción lateral que evita la reducción en el volumen de aspirarlo al centro.

Realmente no existe tal cosa como una partícula puntual. En cambio, es como si tuvieras un gotero y pones una gota de tinta en el agua. Supongamos que el cuentagotas es universal, y todas las gotas deben ser unidades de gotas fundamentales. Mi gota de tinta en el agua sigue siendo una sola gota, incluso cuando se extiende. Entonces nuestro electrón es así, es una gota en el cubo del átomo.

Pero ten cuidado, en realidad no me refiero a nada como el agua que fluye alrededor llevando la gota … no hay vórtice de agua …

La caída no es absorbida por el núcleo, toma un movimiento lateral hasta que esa energía lateral equilibra la atracción central. Esa es una “solución” que “satisface” la ” ecuación de movimiento “. Las ecuaciones de la mecánica ordinaria no son buenas, lo siento.

Si agregamos más gotas en nuestro cubo, la segunda gota actúa como un gemelo de la primera gota. Pero después de eso, las gotas cohabitan en el cubo como tinta de diferentes colores. Comparten el espacio pero aún mantienen una identidad separada como gotas. Las primeras gotas en el átomo central toman residencia más cerca del núcleo.

Así que espera, si una partícula = una gota, ¿cómo puedes obtener propiedades de eso? Podemos entender el color, o las propiedades que permanecen, como el sabor, o las propiedades físicas también, ¡pero estamos hablando del movimiento real aquí! ¿No estamos?

Este es el quid de la cuestión. En el caso de la tinta, se ve continua a nuestros ojos, pero desde que los griegos lo pensaron, nos hemos preguntado si esa continuidad es infinita. ¿El azul desciende?

Es la misma pregunta que hizo Xeno cuando discutió la flecha voladora. Es la misma pregunta que hizo Demócrito cuando reflexionó sobre la división de la materia. Todos lucharon con eso, hasta que Newton introdujo masivamente un nuevo álgebra de números infinitesimales (el cálculo) y mostró cómo dividirlos para obtener respuestas reales. La regla de la cadena del cálculo nos permite multiplicarlos también. Que claramente pasa por encima de los infinitos al menos demostrando que pueden comportarse bien, como ellos no.

De vuelta a la tinta. Demócrito tenía razón, y los hechos mismos nos salvaron de los peligros de reflexionar sobre el infinito. Así que ahora sabemos que la tinta no es continua hasta el fondo. Pero si lo fuera, entonces, ¿cómo vamos a medir una gota una vez caída? El concepto de densidad viene a nuestro rescate, midiendo el volumen. El volumen total que contiene la gota conserva la cantidad total de la gota en sí misma, todo se encuentra en uno.

Y es lo mismo para un electrón, el volumen total sobre toda la densidad de electrones que contiene espacio está integrado, volviendo a uno. El nombre oficial es “normalización”. Tenga en cuenta que integramos todo el espacio. Este es un procedimiento matemático, en matemáticas podemos viajar instantáneamente a través de la imaginación, mientras que en física las velocidades deben ser reales.

Entonces recuperamos una gota, ya sea que la tinta tenga átomos o no, siempre que trabajemos en densidades . Entonces esto plantea la pregunta, ¿hay algún “atomismo” en esa nube que ahora llamamos metafóricamente un electrón?

La respuesta, hasta donde la entendemos, es no. No hay “granulosidad” en las descripciones, la fórmula para cada gota en el cubo es continua. Solo hay densidad.

Ahora Demócrito podría haber estado bebiendo vino para celebrar su victoria mientras miraba hacia el siglo XIX, pero en el siglo XX podría haberse detenido. Pues parece que no hay nada más que densidad. ¿Cómo podría la realidad estar compuesta de nada más que densidades?

Y hay otros acertijos, esa caída con la que comenzamos sigue siendo una caída a través de todas sus interacciones. Es un conjunto de propiedades que se comportan de manera coordinada , unidas en una colección que llamamos una partícula . Tiene masa, impulso, giro, carga, etc. Leyes de conservación.

No es nuestro objetivo explicar todo esto aquí, simplemente aclarar la verdadera imagen. De cómo son realmente las cosas. ¿Por qué es una imagen más profunda?

Así que echemos un vistazo más de cerca a lo que realmente significa describir un solo ectrón como una entidad difusa.

Las cantidades escalares como la energía no “apuntan” en el espacio, no son direccionales. Solo necesitas un solo número. no dos o más para describirlos. Ahora un solo electrón en el estado fundamental del hidrógeno ocupa espacio cerca del núcleo y más allá. Hay una sola energía asociada con esa “gota” que ahora comenzaremos a llamar un “orbital”.

Al ser una economía total, ahora podríamos afirmar que hay una densidad de energía que varía en el espacio, siempre que el total esté normalizado.

Pero, ¿qué pasaría si separáramos esa densidad en dos densidades, una para cinética y otra para potencial? ¿Podemos? ¡Si podemos! Mientras respetemos el formalismo. Ahora ya sabemos la respuesta para dividir en el caso clásico, y dividirlos en este modelo de densidad coincide exactamente con eso. En realidad, no es sorprendente, porque la mecánica clásica se cae de la mecánica cuántica como un caso especial de todos modos.

Pero eso crea más conundra. Rompecabezas ¿Qué demonios es una energía cinética sin un objeto cinético? Nuestra muleta atomista. Demócrito está sacudiendo la cabeza con incredulidad.

Porque si no hay un electrón minúsculo en cada punto, entonces realmente no hay uno allí. Y además, tampoco hay un electrón “hipertético” . El electrón no es hipertético, es la totalidad de la gota.

A lo que hemos llegado es a una reconcepción de las propiedades físicas, utilizando propiedades clásicas como casos especiales para guiar la exploración.

El primer electrón de hidrógeno es esféricamente simétrico. Ese orbital tiene un perfil de energía cinética rotacional, pero ¿qué pasa con el impulso? Ese es un vector con dirección. Podría considerar que la dirección del flujo está en todas las direcciones tangenciales por igual. Aquí hay una prueba dramática de que no hay un mini electrón dentro del electrón de gota. No puedes mover todas las direcciones a la vez sin estar en reposo y aún así tener energía cinética.

Elija otro análogo clásico, densidad de carga. Una carga en movimiento es, de hecho, una corriente. Entonces, las nubes orbitales de electrones también deben representar alguna distribución de corriente eléctrica alrededor de un átomo. Es como si la gota de tinte no se moviera y, sin embargo, lleva una propiedad que solo asociamos con el movimiento. Y esa de hecho es la realidad. La nube tiene carga y corriente para el electrón como densidades en el espacio.

Sin embargo, eso no es tan malo después de mirar las variables en la mecánica clásica que cambian en el tiempo y el espacio. Se pueden definir en un solo punto. Entonces estamos haciendo eso, pero no asignamos algo más tangible para llevar esa propiedad. Debe estar ocurriendo un extraño tipo de inversión lógica, llamamos a esos cambios de paradigma .

En lugar de cosas que tienen propiedades, encontramos propiedades sin necesariamente tener cosas. Y en lugar de eventos que tienen estadísticas, también encontramos estadísticas que tienen eventos.

Entonces, ¿qué tan hipertéticas son estas “nubes de propiedad”? ¿Cuán reales son? Esa es una pregunta interesante que nos hace apreciar lo que significa ser real, un poco mejor. Los electrones internos de un átomo pesado están protegiendo la carga del exterior. Exactamente como lo sugiere la nube de densidad. Este es un blindaje continuo continuo. No es un evento probabilístico fluctuante. De hecho, es un aspecto del estado mismo del átomo.

Del mismo modo, las consecuencias magnéticas de los electrones no apareados son reales. ¿Corriente y movimiento e impulso sin movimiento? Bueno, todo depende de la lingüística, cuál es el objeto de tu oración. La “cosa”, el “objeto”, electrón, es lo que es, toda la “gota”. No hay mini gotas. Ningún camino secuencial, ni siquiera un historial, salvo esa frecuencia de oscilación que identificamos como su energía.

Realmente es un punto de vista radical. Y tiene mucho que ver con los sistemas de coordenadas. Si hablamos de movimiento clásico, es habitual referirse a los sistemas de coordenadas móviles. Luego podemos etiquetar las propiedades como “internas” cuando se pueden describir de manera más simple con respecto a esas coordenadas móviles. Entonces algo como la rotación en su “propio” eje se puede separar de esa manera. Entonces puede masa y carga. Estos afirman ser propiedades “fundamentales”.

Por otro lado, hay propiedades como la temperatura, la posición, el tiempo, el momento y otras que son locativas, de carácter contextual. El entorno ofrece un rango libre de valores restringidos por otros objetos o factores ambientales, lo que podríamos llamar propiedades extrínsecas. Es solo en la teoría de campo avanzada que estas diferentes opiniones se concilian.

De todos modos, nuestra gota de jugo de electrones puede tener propiedades intrínsecas. Eso requiere que el giro de un ekectrón se distribuya literalmente a través del volumen del espacio. Al igual que el color del tinte, el espín, en sí mismo solo permitió valores cuantificados de simpke, tiene una densidad real en el espacio al igual que el azul.

Ahora se hace más profundo. Todo el concepto de ocupar espacio cambia, de modo que el espacio es ahora una cosa muy rica. Hasta ahora te he pedido que imagines dos gotas diferentes que comparten el mismo espacio íntimamente. Eso le dio a los antiguos griegos un poco de dolor de cabeza. Ahora podemos imaginar que ocupan el mismo espacio pero permanecen ajenos a la presencia de los demás. ¿Qué tal parcialmente inconsciente? ¿Qué tal un flip flop a tiempo? ¿Eso significa que necesita dos veces, o dos espacios, o una especie de puerta giratoria de espacio-tiempo en cada punto? Solo hago estas preguntas para alentarlo a liberar su mente. Para responder estas preguntas correctamente, realmente necesitará aprender algunas matemáticas. Pero deberías estar entendiendo la idea.

Necesitas saber un punto básico para llegar a esta respuesta y es que las cargas se atraen y no se repelen. Entonces, si tenemos 2 positivos, se repelerán, 2 negativos también lo harán, pero si tenemos un positivo y uno negativo, atraerán

NOTA: Podríamos haber nombrado positivos como cerdos y negativos como rinocerontes, es solo una convención que los llamemos positivos y negativos

Volviendo a la pregunta, el núcleo tiene protones que son positivos y neutrones que son neutros, por lo que la carga general del núcleo es positiva, los electrones son negativos, por lo que se sentirán atraídos por el núcleo positivo, es decir, girarán alrededor del núcleo.

Por favor, ignore la mayoría de las respuestas aquí que sugieren que los electrones “no giran” alrededor del núcleo. Para un solo electrón (por lo tanto H, He +, … C5 +, …), de hecho, sabemos muy poco acerca de su posición y momento, pero lo único que sabemos es que tiene un momento angular constante, no cero. Es incorrecto pensar en un electrón como una luna que gira alrededor de un planeta (es decir, un pequeño punto que gira en un círculo), pero NO es incorrecto pensar en él como algo que posee un momento angular. Las personas que dicen que la imagen de la revolución está desactualizada o es un producto de la física clásica, sé lo que significan, pero no creo que “no girar” esté más cerca de la realidad en este caso que “girar”. ¡Perdón si esto es confuso! Solo necesita mirar las soluciones para el átomo de hidrógeno para obtener conceptos más precisos.

Hola Ayush, muchas respuestas están disponibles aquí para esta pregunta. No tengo nada que explicar mejor que ellos. Sin embargo, solo quiero dar mi breve opinión para responder a su pregunta.

Recuerde que los modelos que explican las estructuras atómicas se basan en el supuesto de que los electrones permanecerán en sus órbitas estacionarias para siempre. La revolución electrónica alrededor de un núcleo es solo un modelo para explicar la estabilidad de los electrones en sus órbitas. Se postuló que la atracción de Coulomb entre el núcleo positivo y los electrones negativos está equilibrada por las fuerzas centrípetas y, por lo tanto, la estabilidad de los electrones. La cuantización de los niveles de energía y la cuantificación del momento angular, etc., son consecuencias de los modelos para explicar la estabilidad, las líneas espectrales de átomos observadas de los electrones, así como su división fina de la estructura, etc.

Llegando al punto, la mecánica cuántica es una ciencia de probabilidad. Explica la probabilidad de presencia de un electrón en función de la naturaleza ondulatoria del electrón. Las gráficas de densidad de probabilidad correspondientes le indican las regiones más probables donde se puede encontrar el electrón. En otras palabras, en la mecánica cuántica, el electrón se extiende sobre el espacio orbital como una nube de electrones y la intensidad de la nube es alta en las regiones más probables y baja en las regiones menos probables. La nube de electrones cambia su forma depende de su momento angular orbital. Por ejemplo, para la órbita ‘s’, la nube parece esféricamente simétrica. El momento angular orbital es cero para el estado ‘s’ significa que la nube de electrones se extiende radialmente. La densidad de probabilidad radial te dice la región más probable de encontrar el electrón. Sin embargo, la buena concordancia obtenida entre los resultados experimentales y las explicaciones de la mecánica cuántica sobre las interacciones de giro de órbita de electrones y sus momentos magnéticos correspondientes indican que la nube de electrones no es estática.

No todos los electrones giran alrededor del núcleo. Los estados de energía más bajos no tienen momento angular. Puede pensar en ellos como oscilantes de un lado a otro, simplemente falta el núcleo en cada pasada, pero por supuesto eso está mal. La mecánica cuántica es rara.

Se “quedan” porque el núcleo está cargado positivamente, tienen carga negativa y, a diferencia de las cargas, se atraen .

Ellos no. El modelo de electrones que giran alrededor de un núcleo solo estuvo vigente en los círculos científicos durante aproximadamente dos años en la década de 1930. Desafortunadamente, los gráficos de ese corto período adoran y colorean el pensamiento de las personas.

Los electrones quedan atrapados por su atracción electrostática a los protones en el núcleo. Cuando los átomos se formaron, emitieron energía cuando cayeron hacia el núcleo, y ahora no tienen suficiente energía para escapar (a menos que la obtengan de otro lugar). No están atrapados como una onda estacionaria de probabilidad alrededor del núcleo. No pueden escapar, pero no pueden (excepto en circunstancias muy raras) ser absorbidos. Entonces el núcleo y su nube de electrones atrapados forman un átomo.

Esta pregunta está en el centro de la mecánica cuántica, por qué diseñamos un modelo para objetos atómicos y subatómicos.

En general, tenemos casi la misma comprensión e imaginación de objetos grandes (a nivel de moléculas y más grandes). Pero en el caso de partículas subatómicas, no existe un concepto claramente definido y visualizado, y existen muchas incertidumbres, especialmente en el caso de fotones, electrones y gravitones. Por lo tanto, cualquier teoría ofrece cierta comprensión (como el bucle y la cuerda) de estas partículas.

Sin embargo, en este documento estamos utilizando las partículas para gravitón y fotón sin ninguna imaginación de ellos.

“Las imágenes científicas más populares del átomo muestran electrones moviéndose alrededor de un núcleo como planetas alrededor del sol”.

“Estas imágenes son simplemente erróneas. Provienen de una vieja idea sobre la estructura del átomo y han perdurado, en parte por hábito y en parte porque la visión moderna de la disposición de los electrones en el átomo es demasiado difícil de hacer. “.

No giran en el sentido habitual. El hecho de que fueran elementos giratorios se derivaba un poco del modelo atómico de Bohr, que describía a los electrones como planetas, orbitando el núcleo, el sol. Pero de acuerdo con el principio de incertidumbre de Heisenberg, la incertidumbre en la posición multiplicada por la incertidumbre en el momento debería ser mayor que la constante de Planck, dividida por 4 π. La incertidumbre del electrón puede verse como el tamaño del electrón. El electrón es atraído hacia el núcleo, y cuanto más se acerca y cuanto más pequeño se vuelve el electrón, más pequeña se vuelve la energía potencial eléctrica. Pero eso tiene un costo, cuanto más pequeño se vuelve el electrón, más pequeña es la incertidumbre en la posición y mayor es la incertidumbre en el momento. La alta incertidumbre en el momento implica una alta energía cinética, por lo que se encuentra un mínimo de la suma de la energía potencial y la energía cinética, donde el electrón ligero debe ser mucho mayor que el núcleo pesado. Entonces el electrón es una “nube” alrededor del núcleo.

En realidad, el electrón no gira, ni orbita, alrededor del núcleo, a pesar de que simples bocetos de un átomo muestran que hace exactamente eso. Los electrones de cada átomo, de hecho, forman una nube de carga eléctrica negativa alrededor del núcleo en lugar de “orbitar” el núcleo o combinarse con los protones con carga positiva a los que se sienten atraídos y forman un neutrón. Esta última posibilidad se inhibe porque violaría la conservación del número de leptones, siendo el electrón un leptón +1. Y para ser precisos, algunos electrones poseen un momento angular orbital a medida que se “apilan” para formar subcapas y capas con un número atómico creciente, sin embargo, no es correcto visualizarlos como “orbitando” alrededor del núcleo; La nube de carga que forman, no las partículas en sí, posee esta característica. Esto se debe a que los electrones se comportan como “paquetes de ondas” y no como partículas en virtud del Principio de incertidumbre, con el tamaño de este paquete de ondas en el mismo orden que el tamaño del átomo.

Primero, los electrones están unidos por la fuerza de Coulomb, y suponiendo que se les pueda asignar un lagrangiano, deben seguir el teorema viral, por lo que deben tener energía cinética, lo que a su vez significa que deben moverse. En consecuencia, no son una distribución de carga estática. Se mueven con dos grados de libertad (al igual que todo el movimiento unido a un campo central) y la idea de que un electrón s se mueve en una línea y no tiene momento angular es errónea; si lo hiciera, violaría el principio de incertidumbre al tener una orientación fija y ningún momento angular. La cuantización correcta es que la acción se asigna como nh = [(nr +1/2) + (\ U0001d4c1 + 1/2)] h, es decir, movimiento radial y angular. (Véase Schiller, Phys. Rev. 125, 1100). Lo importante es que cada movimiento tiene forma de onda, lo que significa que va en círculo, por lo que incluso si el electrón s de hidrógeno tiene 1/2 de un cuanto de acción por ciclo, no hay momento angular NETO porque el movimiento ondulatorio es de naturaleza circular y va en ambos sentidos. No hay un movimiento orbital clásico que corresponda a esto.

Dado que está unido, el electrón tiene que rodear el núcleo o atravesarlo si se mueve. Por supuesto, va en ambos sentidos por período. El siguiente punto importante a recordar es que el electrón solo tiene la energía del estado. A diferencia de que caes al suelo, el salto del electrón hacia el núcleo no gana energía, porque si lo hiciera, se definiría el impulso en un punto, como sería la posición, lo que viola el Principio de Incertidumbre. Entonces, solo tiene la energía del estado más bajo. Eso es demasiado bajo (generalmente) para colisionar con un protón y formar un neutrón. Por lo tanto, el electrón no tiene más opción que “rodear” el núcleo. Revolver es una mala palabra, porque, como dije anteriormente, va en ambos sentidos en movimiento angular y radial por período, que resultan ser dos ciclos para el hidrógeno (uno proporciona la cresta, el otro el valle de la onda; necesita dos ciclos porque no hay nodos en la función de onda 1s, y necesita dos ceros por período de una onda).