¿Por qué un electrón en movimiento no irradia energía y gira en espiral hacia el núcleo?

Esta es una muy buena pregunta, decepcionada por el hecho de que realmente no es una “órbita” y realmente no es “circular”.

Los electrones tienen “estados de energía” y solo ganan o pierden un “fotón” de energía cuando cambian ese estado.

Por definición, los electrones siempre están “acelerados”, por lo que lo que se pregunta es por qué no ganan ni pierden un fotón de energía cuando solo tienen aceleración angular.

Hay varias formas de responder esta pregunta, pero antes de continuar, tenga en cuenta que ya le dije que realmente no es una “órbita”.

Usamos estas palabras de observaciones en el aspecto “más grande que un átomo” del universo porque tienen alguna “conexión” con lo que sucede dentro de un átomo.

Usted ya comprende que el electrón “libre”, fuera del átomo, irradia (o absorbe) energía.

Observe un viejo amplificador de radiofrecuencia de “tubo” (norteamericano) o “válvula” (Reino Unido) en funcionamiento y “verá” ambos aspectos.

“Dentro” de un átomo, podemos considerar que el “orbital” es una onda estacionaria.

En otras palabras, al igual que una bola atada a un trozo de cuerda y girada sobre usted tiene una energía cinética, pero no va a ninguna parte, excepto en un camino circular alrededor de usted, el electrón tiene un “estado de energía” que no cambia .

Hasta que sueltas la cuerda, y la bola me golpea en la cara y “me abandona” la energía cinética, o el átomo deja que el electrón cambie su estado y el fotón resultante te golpea en la cara.

De hecho, esta es una muy buena manera de explicarle por qué digo que el “estado de energía” que definimos para un orbital es una “convención”, y por qué digo “por definición” en lugar de “simplemente es”, cuando hablando de la aceleración de un electrón.

El momento angular de un electrón en un orbital es una “convención”, y se deriva del “estado de energía” de ese electrón.

Lo que quizás recuerdes, de la relatividad, siempre será “relativo” a otra cosa.

Si no comprende “onda estacionaria”, puedo dar un ejemplo, utilizando un equivalente a gran escala de una onda real.

Una ola real tiene una velocidad cuando se estrella contra la costa, y la “energía” en esa ola es la energía representada por la “diferencia en el nivel del agua” desde el nivel del mar a lo largo de la ruta de transmisión.

Si deja caer una piedra en un balde de agua, eso también crea una onda transversal, pero esta vez la “ondulación” en el agua se refleja desde las paredes del balde y regresa.

Si no fuera por la pérdida de energía del agua cuando se refleja en las paredes del cubo, lo que terminaría es una “onda estacionaria” en el cubo.

Vemos ondas estacionarias en las cuerdas de la guitarra, donde hay una transferencia de energía de un lado a otro A LO LARGO de la cuerda, de la misma manera que la energía en el “cubo perfecto” continuaría moviéndose de un lado a otro.

Incluso hay una conexión con la “gravedad”, en el sentido de que no esperarías que el planeta Tierra se mueva “fuera de su órbita” a menos que esté renunciando a la energía o se le haya agregado energía.

Sin embargo, no hay comparabilidad del gravitón de Relatividad General y el fotón de Relatividad Especial en este contexto, porque la “onda estacionaria de gravedad” de la Tierra en órbita , si existen ondas de gravedad , no es nada como la “onda estacionaria electromagnética” de un electrón en su orbital.

Y tampoco se parecen mucho a una cuerda de guitarra cuando se escogen.

Una “onda estacionaria” en cosas más grandes que un átomo realmente significa que tiene que haber una “conexión” entre dos “puntos de observación”.

Por ejemplo, su dedo en el traste de la guitarra y la barra en la parte inferior de la guitarra, debajo del orificio de sonido.

Para lo cual no hay equivalente en un átomo.

El electrón en un átomo crea un fotón cuando se acelera, referencia a otra cosa. Por lo general, suponemos que el núcleo es esa referencia.

Asumimos que la “cosa con masa” crea un gravitón, cuando algo es acelerado por él. Por lo general, suponemos que somos la “referencia” del observador.

La variación en la presión del aire, que el movimiento de la onda estacionaria de la guitarra pierde energía con el tiempo, tiene poco en común con la forma en que los electrones libres pueden “crear” rayos X cuando se aceleran, y poco en común con la forma en que los electrones en un átomo puede “crear” radiación infrarroja cuando el átomo se calienta.

Aparte del principio de “onda estacionaria”, y un recordatorio de que la luz es a la vez partícula u onda, y tampoco partícula u onda.

Se sabe que el átomo es un sistema mecánico cuántico, obedece sus reglas y leyes intrínsecas. Por consiguiente, los electrones se configuran en su estado orbital cuantificado, debido al principio de exclusión de Pauli, estos estados tienen cierta energía y momento angular, donde L = nh / 2pi, n es el número cuántico principal, n = 1,2,3, – y h es constante de Planck. Esta teoría cuántica del átomo impone la condición de que cada electrón que se mueve en su estado cuántico definido no emite radiación a menos que cambia su estado a uno más bajo. Entonces, cuánticamente mecánicamente está en un estado de movimiento estable alrededor del núcleo.

La respuesta es bastante simple si piensas que un electrón es más una onda que una partícula.

Cuando los electrones viajan alrededor del núcleo como una onda, irradian energía que luego se captura creando una resonancia con otra (o la misma) onda y, por lo tanto, esta energía que se pierde a través de la radiación se absorbe y, por lo tanto, se conserva.

En otras palabras, las ondas de electrones se amplifican por esta energía perdida. De esa forma, las ecuaciones se equilibrarán (energía que sale = energía que entra) y evitarán que los electrones entren en espiral hacia el núcleo.

Y en una escala en miniatura, esto es muy similar a una “máquina de movimiento perpetuo” donde la Ley de la Entropía tiene poco efecto.

Un electrón capturado por un núcleo en un llamado orbital no está en movimiento. La pregunta que hace es por qué se descartó el modelo de un orbital; desafortunadamente, se deja atrás la palabra que se aplica a algo que no es, de ninguna manera, una órbita.

Un electrón capturado por un núcleo puede verse como una onda estacionaria al costado del pozo de energía del núcleo. No se mueve en absoluto, pero el electrón puede manifestarse en cualquier parte del volumen de la onda.

Una elección libre puede en espiral hacia el núcleo y emitir un fotón. Este es el proceso de captura de electrones. Pero una vez capturado, el electrón no se mueve realmente.

Según la ecuación de De Broglie, un objeto con masa, como un electrón, puede actuar como una onda.

Los electrones forman ondas estacionarias alrededor del núcleo y como su energía también se cuantifica, lo que significa que no puede tener ningún valor, el electrón no puede entrar en espiral.

Piense en un electrón como una onda o una nube de probabilidad en un orbital en lugar de un objeto físico en movimiento.

Probablemente, si continúa irradiando energía, colapsará en el núcleo. La misma teoría tal vez se aplica en los agujeros negros. ¡El núcleo colapsa en ese caso!

Para comprender mejor, consulte la teoría del Big Bang.

Es casi similar a los planetas que orbitan alrededor del sol, solo en este caso la fuerza es la atracción entre las cargas positivas y negativas.

¡Bbt explica cómo se produjeron las cargas y se produjo la masa!

Esta es una pregunta clásica e importante, pero es difícil de responder con algo ‘intuitivo’ porque la ‘naturaleza ondulatoria’ de la materia la hace realmente matemática.

La mejor manera de explicarlo es decir que la función de onda del electrón está ‘orbitando’, pero mientras lo hace, su densidad de probabilidad no cambia con el tiempo.

Mi propia analogía personal es esta: si tomas un anillo cargado y lo giras alrededor de su centro (a velocidad constante), no se irradiará . Esto se debe a que mientras la carga se mueve, el campo eléctrico no cambia porque todo es simétrico (al igual que no se podía ver que el anillo giraba porque es simétrico).

Aunque vale la pena recordar que cualquier analogía es limitada, porque simplemente no encontramos este tipo de “reglas” en nuestras vidas.

Según la teoría de Neil Bohr, los electrones se mueven en algunos de los orbitales que tienen niveles de energía constantes definidos. La energía allí debido al núcleo del átomo. Allí se presentan el neutrón y el protón … debido a la interacción entre los protones y los electrones que se mantienen allí para que giren … y también la interacción entre los electrones cimes para jugar un papel clave. Es por eso que los electrones no tienen que perder nada de su propia energía.

Un electrón no tiene nada que emitir como radiación, ya que el átomo tiene todo el contenido para irradiar. El electrón está unido al átomo debido a las fuerzas de carga electrostática. Vibra alrededor de las monocargas positivas del núcleo, según MC Physics. Incluso si ‘toca’ el núcleo, todavía está separado y estable.

Si irradia energía, golpearía el núcleo y el átomo colapsaría. Es el inconveniente del modelo atómico de Rutherford. Un electrón no puede girar alrededor del núcleo en toda la órbita posible. Los electrones pueden girar alrededor del núcleo solo en aquellas órbitas permitidas o permitidas para las cuales el momento angular del electrón es un múltiplo integral de h / 2π. Estas órbitas se llaman estacionarias órbitas u órbitas no radiantes y un electrón que gira en estas órbitas no irradia ninguna energía.