¿Con qué frecuencia chocan los electrones con el núcleo de un átomo?

El núcleo de un átomo no es una construcción densamente empaquetada de neutrones y protones. Muchos diagramas que intentan simplificar el asunto (ver lo que hice allí) para que sea más fácil de aprender, en realidad hacen un mal servicio al crear la imagen en la mente de la mayoría de las personas de un mundo subatómico casi material.

Así que “colisionar” es definitivamente la acción equivocada de imaginar. Si estabas pensando en colisiones de partículas hechas por el hombre en un acelerador, entonces la mecánica cuántica natural de un átomo no tiene nada que se parezca a una colisión.

Y para darle una idea de la escala: un profesor una vez eligió usar un campo de fútbol (fútbol) para ilustrar que si el núcleo se agrandó para ocupar el volumen de una pelota de fútbol y se colocó en el centro, el electrón estaría orbitando en una distancia del borde del campo. Ninguna de estas partículas tiene realmente un tamaño, porque son inmateriales, pero su “movimiento” ocupa un volumen de espacio. El movimiento y la interacción de los electrones ocupan menos volumen que el de los protones y los neutrones.

Piensa en la luna. Un objeto grande con una sexta parte de la masa de la Tierra.

¿Choca con nuestra Tierra? No, aunque técnicamente cae, señalado por una chispa brillante, Newton.

Claro, los electrones tienen carga negativa y la fuerza electromagnética es mucho más fuerte que la gravedad, ¡pero están lo suficientemente lejos como para mantenerse en contacto (atracción de carga) sin tocar! Además, los electrones son demasiado grandes para caerse.

Además, cuanta más energía tiene un electrón, más resistente es al tirón electromagnético. Es por eso que los elementos con muchos electrones centrales y unos pocos electrones de alta energía (electrones de valencia, que luego serán libres) se consideran ‘conductores’ o ‘metales’. Esto no significa que los metales sean necesariamente inestables.

Que electrones

Los electrones en SLAC lo hacían casi todo el tiempo.

Los electrones en los orbitales alrededor del núcleo no “colisionan” con el núcleo (en el sentido de transferirle impulso) o se habrían ido de inmediato. Sin embargo, tienen una densidad de probabilidad finita para estar en (o dentro ) del núcleo si están en s -orbitales. Esto da lugar a la interacción de contacto de Fermi (también conocida como “interacción hiperfina “) que cambia sus niveles de energía muy ligeramente. Pero no califica como una “colisión” porque siguen haciéndolo para siempre.

La mecánica cuántica es rara, ¿eh?

La respuesta de la mecánica cuántica nunca es, porque los electrones son partículas en órbita alrededor del núcleo, al igual que la Tierra está en órbita alrededor del sol. Sin embargo, las personas que creen en QM (y eso incluye a la mayoría de los físicos) tienen que lidiar con estos problemas: los electrones en órbita (a) perderían energía debido a la radiación EM, (b) cambiarían su órbita gradualmente, no en saltos, (c) emitiría un espectro continuo de radiación en lugar de las líneas espectrales observadas. Además de eso, incluso Richard Feynman dijo que QM no tiene sentido.

Para las personas que creen en la teoría del campo cuántico, la respuesta tampoco es nunca, porque el electrón no es una partícula; Es un campo que rodea el núcleo. Esta imagen resuelve los problemas anteriores y tiene sentido. Por favor, gente, les ruego: DESPERTEN Y HUELEN LOS CAMPOS. Y si mi libro me ayuda, lea al menos el Capítulo 1, que puede ver gratis en quantum-field-theory.net.

Los electrones pasan parte de su tiempo dentro del núcleo. En la medida en que el tamaño de los núcleos es pequeño en comparación con el tamaño espacial del estado de los electrones (aproximadamente 10 ^ 5 veces), esta es una pequeña fracción del tiempo que los electrones pasan “afuera”. Cierto número depende de la carga del núcleo y del estado del electrón. Aquellos en K-shell pasaron más tiempo. Incluso pueden ser capturados por el núcleo (este es un mecanismo de descomposición de algunos átomos). la probabilidad correspondiente es proporcional al módulo cuadrado de Psi (0), donde 0 significa la distancia entre el núcleo y el electrón.

Fuera de colisionadores de alta energía que realizan experimentos de dispersión, nunca. Aunque la distribución de probabilidad de su orbital muestra un pico en el núcleo, el electrón nunca puede PERMANECER allí lo suficiente como para ‘colisionar’. Al momento siguiente, se encuentra en otro lugar, muy lejos (a escala nuclear).

En primer lugar, ¿está el electrón colisionando con el neuclus? Como se conoce mecánicamente cuánticamente, los electrones se distribuyen entre las capas o niveles atómicos de acuerdo con el principio de exclusión de Pauli, y se cubren por el número de ocupación permitido a cada orbital, decidido por el momento angular angular orbital. o el cuadrado del número cuántico principal. Por lo tanto, cada electón se cuantifica orbitalmente, moviéndose en su propia órbita definida. Por lo tanto, no hay colisión directa entre el electrón y el núcleo en general, pero en algún momento el electrón en la capa más cercana al núcleo podría ser capturado por el núcleo (protón), donde ocurre la llamada captura de electrones, es decir, p + e- = n + v (neutrino) como uno de los procesos de desintegración beta.

Los antiguos griegos fueron la primera cultura que conocemos que alentó a las personas a pensar por sí mismas y afortunadamente escribieron algunas cosas que sobrevivieron. Así que al menos descubrieron la naturaleza de muchos problemas que no se resolvieron hasta la avalancha de Feynman.

Entonces, uno de los problemas que decidieron fue de qué material está hecho. Si decides que está hecho de pequeñas bolas, entonces eso no es bueno. Porque entonces tienes que decir de qué está hecha tu pequeña bola. Si crees que está hecho de más bolas, entonces tienes el mismo problema nuevamente. Al final no tienes nada, así que eso no servirá. Algo tiene que cambiar. Y ese algo es tu pensamiento. Continuará.

Gracias por el A2A.

Nunca, los electrones están de acuerdo con nuestras teorías en órbitas estables con los átomos respectivos y los átomos a su alrededor con los que forman enlaces.