¿Por qué el estado fundamental de un orbital atómico limita la pérdida de energía del electrón?

Porque eso es lo que significa “estado fundamental”. Si fuera posible perder algo más de energía mediante una transición electrónica a un estado inferior, entonces el estado inferior sería “el estado fundamental” por definición. Sé que suena quisquilloso, pero en realidad es la clave para entender su pregunta.

Lo que está buscando es lo que impide cierto nivel de energía intermedio: ¿qué limita los niveles de energía de electrones a esos valores particulares? ¿No puede el “estado fundamental” ser más bajo?

La respuesta completa es mucha matemática, pero es muy similar a por qué no se puede obtener una nota musical más baja que la fundamental para un instrumento en particular. Si tiene una cuerda fija en ambos extremos y la establece vibrando, la vibración de frecuencia más baja posible es donde la longitud de onda es dos veces la longitud de la cuerda. Así que eche un vistazo a por qué sería eso.

Aparte: el átomo podría absorber el electrón en el núcleo … entonces obtienes un átomo con un protón menos y un neutrón adicional.

Las teorías convencionales usan reglas hipotéticas para hacer cumplir las leyes de la física en oposición a las leyes de la naturaleza. Distingo entre los dos porque las leyes de la naturaleza son precisas pero desconocidas para la ciencia; mientras que las leyes de la física son nuestra mejor suposición de las leyes de la naturaleza. Intentamos constantemente descubrir las leyes de la naturaleza, como las leyes de simetría que pueden romperse; o las leyes de conservación que pueden violarse de manera segura; pero a algunos no les gusta la ley de conservación del número bariónico.

Debido a esto, apoyo la teoría no convencional que afirma que las fuerzas de la naturaleza deben hacer cumplir las leyes de la naturaleza; como el Principio de Exclusión de Pauli (PEP) debe ser forzado por fuerzas electromagnéticas porque el núcleo y el electrón son partículas cargadas e interactúan electromagnéticamente. La teoría actual aceptada afirma que los electrones deben tener ciertos números cuánticos exclusivos. En mi opinión, cada ley debe ser aplicada por una agencia externa; y, en este caso, la agencia es electromagnetismo:

A medida que el electrón gira alrededor del núcleo, genera un campo magnético en una dirección. Cuando gira en la dirección opuesta, genera un campo magnético en la dirección opuesta. Ahora un orbital solo puede contener 2 electrones que giran alrededor del núcleo en direcciones opuestas; de lo contrario, se repelerán entre sí. Si un tercer electrón intenta entrar en el orbital ocupado, será rechazado por el campo magnético de un electrón; y si intenta rotar en la dirección opuesta, será repelido por el campo magnético del otro electrón. Usted ve, las fuerzas magnéticas imponen la PEP.

La frase energías orbitales está llevando a la gente por mal camino. Los electrones orbitales se mantienen a raya para que no entren al núcleo por las fuerzas repulsivas entre los electrones orbitales y los quarks negativos dentro del núcleo; y las fuerzas de atracción de los quarks positivos les impiden escapar del átomo. Entonces, los orbitales son un equilibrio entre las fuerzas repulsivas y atractivas. Esto le da a los electrones energías potenciales que hacen que los científicos se concentren en el aspecto energético de la electrodinámica, en lugar del equilibrio de fuerzas que sería más natural.

Porque en la mecánica cuántica solo se permiten ciertas energías. Ninguna otra. Por lo tanto, una vez que el electrón está en el estado de energía más bajo, no hay estado de energía para que vaya, excepto a uno más alto.

Debes recordar que los electrones no son bolas clásicas. Las partículas microscópicas tienen sus propias reglas.

El mundo macroscópico es algo que emerge del microscópico.

Una respuesta corta sería que las partículas subatómicas no son partículas en el sentido de que no están presentes en un punto en el espacio. Más bien las probabilidades de una función de onda alrededor del núcleo en lugar de una partícula esférica que orbita como un planeta.

No necesita energía para seguir orbitando, sino que es intrínsecamente energía misma y no hay nada que perder externamente.

Por lo tanto, es fácil entender el concepto de niveles de energía y que, en cierto nivel, el electrón simplemente permanece allí en una órbita aparente a menos que haya una fuerza externa que actúe sobre él.

Disculpa si esto no tiene sentido.

El mundo cuántico funciona de acuerdo con diferentes leyes del mundo ordinario de mesas y sillas que experimentamos todos los días. En el mundo cuántico, una de las leyes es que el estado fundamental es la energía más baja que puede tener un electrón. Período. Los electrones no pueden perder más energía que cuando están en el estado fundamental. La naturaleza solo tiene esta ley.

En el mundo ordinario de las mesas y sillas, cuando un objeto orbita, pierde energía gradualmente y finalmente se convierte en espiral en lo que sea que esté orbitando. Por supuesto, los electrones no orbitan alrededor del núcleo, simplemente tienen una probabilidad de ser encontrados en algún lugar cerca del núcleo, por lo que esta no es la mejor analogía.

La naturaleza está llena de tales leyes para las cuales no encontramos ningún mecanismo ni explicación. Por ejemplo, ¿por qué cada electrón tiene 1 unidad de carga eléctrica negativa? ¿Por qué tiene una masa particular? Estas son solo las reglas fundamentales establecidas por la naturaleza.

Estas reglas son fundamentales en el sentido de que los físicos no pueden explicarlas más. Este es el sentido en el que un electrón es una partícula fundamental (también llamada “elemental”). Sigue ciertas reglas que no pueden explicarse más al saber de qué está hecho.

En algún momento en el futuro, los físicos pueden descubrir que los electrones no son fundamentales, que están hechos de componentes. Entonces, podríamos ser capaces de explicar el comportamiento de los electrones sobre la base de sus componentes. Pero, los físicos siempre alcanzan un nivel más fundamental que ya no pueden explicar. Ese nivel fundamental se convertiría en una explicación del comportamiento de los componentes de los electrones.

En algún momento en el futuro, podemos saber las respuestas a cómo y por qué se creó nuestro universo y, posiblemente, quién o qué lo diseñó, qué vino antes, etc. Entonces, tendremos muchas más respuestas sobre partículas fundamentales como el electrón.

La pregunta está mal planteada. El electrón es el orbital. El estado fundamental es el estado fundamental de energía del electrón = orbital. No hay nada más, nada escondido, ni abejas zumbadas ni pelotas ocupadas.

La combinación de la función de onda con el vacío o con una partícula entrante conduce a un estado combinado que se descodifica para producir eventos de naturaleza probabilustica que dependen de la densidad del orbital inicial, pero esa nunca fue la probabilidad de que algo tuviera que ver con ese orbital en aislamiento. Era una función de densidad de propiedades, no una probabilidad de abeja ocupada. La partícula entrante es un estado en evolución que implica al orbital.

Estas son las soluciones a las ecuaciones , y estas funciones son todo lo que hay, incluso cuando colisionan no hay artículo en un punto, en realidad. Solo un estrechamiento de algunas propiedades junto con la ampliación de otras y la decoherencia ambiental.

Son olas hasta abajo, no tortugas.

Esto es esencialmente el equivalente a preguntar por un sistema clásico, “¿por qué ‘no moverse’ evita que un objeto pierda más energía?” O “¿por qué un objeto no puede perder más energía desde el fondo de una colina?” .

La teoría simplemente no dice que haya un estado de energía más baja al que pueda ir; podría ir a un estado de energía más baja si hubiera algún lugar al que ir.

El estado fundamental es simplemente el nombre del nivel de energía más bajo. Si fuera posible que perdiera energía, simplemente significaría que el nivel en cuestión no era el estado fundamental después de todo.