¿De dónde obtienen los electrones energía para moverse alrededor del núcleo? ¿Es una conservación de energía o momento angular?

La pregunta más importante es, ¿de dónde viene alguna forma de energía?

Resuelva eso y luego puede comenzar a apropiarse de la energía total a electrones, gravitones, nucleones y luego a la gran cantidad de otros leptones o bariones.

Este es el mayor misterio aún por resolver porque involucra el mecanismo para crear nuestro universo. Y el Big Bang puede no ser la respuesta por la razón obvia, ¿de dónde vino esa energía para proporcionar la “explosión”?

Bueno, podrías decir que había una masa densa y caliente llamada singularidad. Pero, ¿de dónde vino la Singularidad? Nuevamente, no puede crear algo de la nada, sin embargo, puede haber una explicación simple como se ilustra mediante una ecuación / silogismo simple (ver más abajo).

Recuerde que la energía debe ser pagada. Las fluctuaciones cuánticas que aparecen y desaparecen son la ciencia del vudú a menos que pueda explicar el origen de su fuente de energía original.

Entonces, cómo buscar la fuente original de energía que impulsa todo en el universo. Y una ecuación simple con un estiramiento razonable de la imaginación podría explicarlo:

1. Primero tenemos que comenzar con la nada. De esa manera, nadie puede criticar su hipótesis diciendo bien, ¿de dónde vino eso? Y la nada significa exactamente eso, cero energía / materia. Sin espuma cuántica, sin restos de otros universos, sin radiación de fondo, simplemente nada.

2. Entonces necesitamos comenzar a crear energía de la Nada. Pero, ¿cómo es esto posible? Una explicación simple podría explicarlo en el siguiente paso.

3. Como todo debe pagarse y no hay almuerzos gratis en el Cosmos, entonces pagas por la energía creando antienergía. O por cada crédito de una cantidad cuántica (+1) de energía, se debe crear simultáneamente una cantidad igual de una cantidad cuántica (-1) de energía. De esa manera, el balance del universo se cancelará y devolverá la nada.

4. Y luego el ingrediente más importante en esta ecuación de (+1) y (-1) es la asimetría. Solo un ligero cambio en la calidad / cantidad es lo que impulsa la evolución del Cosmos hacia adelante y evita un colapso hacia la Nada. Y la aleatoriedad en el tiempo puede proporcionar esta asimetría.

5. Ahora, lo que se necesita es la energía para impulsar las cosas, lo que explicaría la teoría de la inflación propuesta por Alan Guth, donde un (+1) cuántico de gravedad es pagado por un (-) cuántico de gravedad repulsiva. Y cuando la gravedad se encuentra con la gravedad repulsiva, esto proporciona la energía para el “estallido” en el Big Bang.

6. Entonces, el paso final para resolver la fuente original de toda la energía que alimenta la gravedad, los electrones y una amplia variedad de leptones y bariones puede ilustrarse mediante una simple ecuación / silogismo:

Si nada = 0,

Y 0 = +1 y -1,

Y si se forma una cantidad cuántica de energía (+1) y se equilibra con una cantidad cuántica de energía (-1),

Y como la ecuación se equilibra,

Entonces se resuelve el problema de dónde obtuvieron la energía los electrones (o cualquier partícula). Y puede expresarse como la diferencia potencial entre las fuerzas de (+) algo y un (-) algo.

Por ejemplo: un (+) gravitón ahora es pagado por un (-) anti-gravitón que surge de la Nada. Y esta atracción negativa, o efecto repulsivo, otorga el increíble poder para el “estallido” en el Big Bang.

Y dado que los gravitones son circuitos cerrados de energía (monopolos) y se atraen entre sí, pueden separarse para formar electromagnetismo (dipolos). Y así transfieren su energía a las otras 3 fuerzas en el universo, que forman la base del Modelo Estándar. Y este mecanismo simple explica cómo las fuertes fuerzas gravitacionales en el sol crean luz solar.

Así que ahora es posible entender de dónde proviene toda la energía del universo sin crear ningún “regalo”. Y con un diagrama simple, se ilustra la conexión de la relatividad general con las otras 3 fuerzas del universo (electromagnetismo y las fuerzas nucleares fuertes / débiles).

Por cierto: es muy importante incluir una pequeña cantidad de asimetría en cada reacción hacia adelante o todo se cancelaría, y el universo volvería al punto de partida. La entropía o la descomposición pueden proporcionar esta asimetría.

Vea el diagrama a continuación para la conversión de monopolo a dipolo:

Y de acuerdo con la teoría de cuerdas, las frecuencias vibratorias de monopolos y dipolos establecen las leyes de la física, y debido a la entropía y la descomposición permitieron que la energía se condensara y formara la variedad de materia, incluidos los electrones que obtuvieron su energía del Big Bang original, o más con precisión la gran separación.

Para resumir:

Cada vez que algo se separa de su compañero anti-algo hay una tendencia a que los 2 se reúnan. Y esto crea una diferencia potencial. Muy similar a un voltaje, o un objeto elevado a un nivel superior.

Y es esta diferencia potencial original cuando una ola se separó de su compañero anti-olas de la Nada hace 15 mil millones de años, que todavía está vigente en las leyes de la física, incluso hoy. Pero avanza rápidamente otros 50 mil millones de años y estas fuerzas debido a la Ley de la Entropía decaerán, y el universo terminará como una batería muerta.

Y para responder a su pregunta, fue la diferencia de potencial original creada en el momento de la Gran Separación lo que aún proporciona la energía para que los electrones se muevan alrededor del núcleo. O la necesidad de un electrón (-) para reunirse con su compañero positivo (+), el protón. Y esta necesidad se creó originalmente hace más de 14 mil millones de años durante la Gran Separación, donde una onda (+) se separó de su compañero (-) anti-onda de Nothingness.

Pero al final, todo debe volver a la Nada a menos que haya una recreación continua de esta diferencia potencial. Por lo tanto, nuestro universo debe reunirse con su compañero antiuniverso y volver a convertirse en la nada.

Piense en nuestro (+/-) Universe System como una batería (+/-) que nunca recibe una carga. Una batería se deteriorará lentamente con el tiempo hasta que alcance un estado de Nada, o una diferencia de potencial cero, es decir, una batería agotada. O calor muerte de una batería.

O en el caso de nuestro Sistema de Universo (+/-), el Sistema de Muerte de Calor del Universo.

Pero no se preocupe, ya que hay innumerables universos para explorar a través de Wormholes:

Supongo que esta pregunta es de alguien con un conocimiento básico de física de la escuela secundaria, por lo que trataré de abordarlo suavemente introduciendo los conceptos uno por uno. En primer lugar, un electrón es una partícula fundamental, lo que significa que tiene algunas propiedades externas que podemos medir y no otras propiedades internas. Eso significa que no está hecho de algunas “cosas”, sino que es lo que usted mide. En particular, un electrón tiene una masa, carga eléctrica y un momento dipolar magnético, todo lo cual puede y ha sido medido.

Los electrones tienen una carga negativa, lo que significa que se sienten atraídos por una carga positiva. Un átomo tiene un núcleo cargado positivamente que atrae a los electrones. Por lo tanto, puede considerar que el núcleo de un átomo es algo así como un pozo en el que pueden caer los electrones. De hecho, es un pozo potencial y si un electrón cercano no tiene suficiente energía cinética, puede caer.

Este sistema es como un sistema planetario con el potencial gravitacional reemplazado por un pozo de potencial electrostático. Entonces uno podría esperar que los electrones orbiten el núcleo al igual que los planetas orbitan su estrella. Sin embargo, hay una trampa. Una órbita es un estado de aceleración perpetua y un electrón acelerado irradiará energía de acuerdo con la teoría del electromagnetismo, y debería ir en espiral hacia el núcleo. Esta fue una de las razones por las que se desarrolló la teoría de la mecánica cuántica.

Ir más allá de esto es entrar en el campo de la mecánica cuántica. Una de las propiedades fundamentales de la materia descrita por la mecánica cuántica es que se describe mediante una función de onda. Eso significa que toda la materia se comporta como una ola y puede interferir consigo misma. Esta interferencia excluye muchas de las “órbitas” de electrones, y se caracteriza por una serie de órbitas con energía creciente, pero solo ciertos valores de energía discretos. Por lo tanto, un electrón unido a un núcleo solo puede existir en ciertos estados de energía permitidos. Estos estados de energía están asociados con otras propiedades, como el momento angular. Un electrón puede hacer saltos cuánticos discretos entre los niveles de energía a través de la absorción o emisión de energía en forma de fotones de luz. Debido a que los niveles de energía son discretos, también lo serán las energías de los fotones absorbidas o emitidas.

Entonces uno podría preguntarse, ¿por qué los electrones no irradian toda su energía y colapsan al fondo del pozo, que es el núcleo? Esto se debe a que hay una energía mínima permitida, por debajo de la cual no hay más estados. Sucede que este estado de energía más bajo está centrado en el núcleo, pero también se extiende más allá de él. No es una órbita como tal, es solo el estado de energía más bajo posible y no tiene un momento angular asociado, por lo que no se puede ver en ningún sentido como una órbita. Más bien, el electrón tiene una nube de probabilidad centrada en el núcleo, pero se extiende más allá de él, simplemente porque la masa del electrón es muy ligera. Este estado distribuido del electrón se debe al principio de incertidumbre de Heisenberg.

Sin embargo, se vuelve aún más complicado. El electrón tiene otra propiedad asociada con su momento magnético, y eso se llama espín. Existe una regla en la mecánica cuántica de que cualquier partícula con un espín no entero no puede existir en el mismo estado. Entonces los electrones, que tienen un giro de 1/2 no pueden compartir el mismo estado cuántico. Esto se llama el principio de exclusión de Pauli. Esto es extremadamente importante, porque explica la estructura de la cubierta del átomo que forma la base para comprender la química de los elementos en la tabla periódica. El principio de exclusión de Pauli es la razón por la cual los átomos son estables y se comportan como lo hacen.

Todo esto funciona espectacularmente bien para explicar el mundo en que vivimos, pero una vez que agregamos otra fuerza, la gravedad, las cosas se vuelven más complicadas. Bajo gravedad extrema, el átomo estable puede comprimirse lo suficiente como para que el electrón pueda interactuar con el núcleo, por lo que los protones capturan los electrones para formar neutrones. ¡Estos objetos se llaman estrellas de neutrones y son esencialmente una enorme masa de neutrones, o un solo núcleo del tamaño de un planeta! Si agrega aún más materia, incluso puede convertirse en una masa sólida de materia de quark. Lo único que mantiene estos objetos juntos para resistir la fuerza de la gravedad es el principio de exclusión de Pauli, conocido como presión de Fermi. Una vez que esto finalmente se supera, el objeto se derrumba en un agujero negro y no podemos decir nada más.

En general, hay bastante recorrido desde las teorías de Isaac Newton y James Maxwell a las teorías modernas basadas en la mecánica cuántica. Sin embargo, este viaje es autoconsistente ya que se conservan propiedades como la conservación de la energía y el impulso. Un átomo es energéticamente estable en el sentido de que puede existir sin la adición o pérdida de energía. Sin embargo, necesitábamos la teoría cuántica para explicar todo lo que observamos al respecto.

El modelo del átomo de Bohr planetario es en realidad un modelo matemático bastante bueno del átomo de hidrógeno.

Incluso explica por qué los electrones solo emiten luz a ciertas frecuencias con el concepto de onda estacionaria. La “órbita” de electrones solo puede tomar ciertas distancias.

Pero tiene grandes problemas que conducen a la creación de modelos cuánticos. Una carga giratoria como el electrón perdería energía como ondas electromagnéticas. Esa es tu pregunta. Era una pregunta de todos para el modelo planetario de Bohr.

El modelo se vuelve demasiado complicado para átomos grandes y ha sido reemplazado por los modelos cuánticos. En su mayor parte, los modelos cuánticos no intentan crear modelos físicos o visuales del átomo. El modelo cuántico es un modelo puramente matemático. Muchos científicos consideran que esto es insatisfactorio, incluido Einstein, y fue un gran salto de la historia de la física que siempre ha creado modelos físicos relacionados.

Modelo de Bohr – Wikipedia

El fracaso del modelo del átomo planetario de Bohr condujo al modelo matemático cuántico. Interpretación de Copenhague – Wikipedia

Entonces, simplemente me relajo, ya que no soy un físico teórico, e imagino el átomo planetario, sabiendo que tiene problemas y tengo una comprensión vaga de las formas de las capas de electrones que conducen a fotones cuantificados de pasos de energía cuantizados. Son las órbitas cuantificadas las que evitan que la energía radiante de electrones sea menor que esos pasos discretos. Estos niveles de energía son los niveles de ionización del elemento. La mayoría de los físicos no teóricos todavía usan el término “Orbital” incluso cuando las órbitas cuánticas no parecen planetas.

Los físicos reales te darán una palmada en la muñeca por tomar orbitales o electrones que rodean el núcleo, hablan de conchas, niveles de energía y gases de electrones. No es útil para la mayoría de las personas. No ofrecen un modelo que pueda visualizar. Todo lo que obtienes son ecuaciones.

Por cierto, esta es una pregunta repetida. ¿Por qué los electrones no pierden energía en órbitas estacionarias?

Es la última “imagen” del átomo que los físicos pretenden crear.

Estás asumiendo que un electrón orbita alrededor del núcleo como los planetas orbitan alrededor del Sol. La cuestión es que no puede determinar la posición y el momento del electrón al mismo tiempo, esta es una propiedad intrínseca de cualquier objeto de tamaño similar al electrón. Las leyes de Newton se descomponen cuando lo usas para describir sistemas de mecánica cuántica.

Quizás podría preguntar, ¿cómo, entonces, el electrón mantiene su ubicación “aproximada”? Tiene que ver con el hecho de que las energías de los electrones están cuantizadas . Solo pueden mantener ciertos niveles de energía, y nada en el medio. Si tienen una cierta cantidad de energía, permanecen en ese nivel y no pueden ocupar ningún otro nivel de energía. Esto significa que no se les permite caer al núcleo, dado que tienen una cantidad fija de energía.

Si vamos a explorar preguntas como cómo el electrón llegó a estar cerca de dicho núcleo en primer lugar, terminaremos teniendo discusiones sobre el universo primitivo.

Estás haciendo la pregunta equivocada. No se necesita energía para mantener un objeto en órbita. Mira la luna, por ejemplo. Pero si es una partícula cargada, perderá energía debido a la radiación EM. Entonces la pregunta debería ser: ¿cómo permanece un electrón en una órbita estable a pesar de esta pérdida de energía? Esta es una de las muchas cosas mal con la imagen de partículas. Como escribí en mi libro:

“Una órbita, ya sea la de un electrón alrededor de un núcleo o la luna alrededor de la Tierra, es el resultado de un equilibrio entre la tendencia a seguir moviéndose en línea recta (inercia) y una fuerza atractiva que empuja el objeto hacia adentro ( cf. Fig. 2-2). En el átomo de Rutherford, la fuerza de atracción es eléctrica, creada por el núcleo cargado positivamente. Esta imagen pronto tuvo dificultades.

“Estabilidad . El primer problema fue la estabilidad de las órbitas. Según las ecuaciones de Maxwell, un electrón que se mueve en una órbita irradia energía en forma de ondas EM. A medida que pierde energía, se acercará al núcleo, así como una nave espacial en órbita dispara retrocohetes cuando regresa a la Tierra. Vimos un ejemplo gravitatorio de esto en el Capítulo 2, en el que dos estrellas se dispararon hacia adentro debido a la energía perdida por la radiación gravitacional. Por lo tanto, la energía perdida por la radiación EM de un electrón en órbita debería hacer que gire en espiral hacia adentro y finalmente se estrelle contra el núcleo. Pero esto no sucede. Conclusión: los electrones no pueden ser partículas en órbita. ”

Continúo enumerando otros problemas, todos los cuales se resuelven mediante la teoría cuántica de campos, en la que el electrón no es una partícula sino una unidad de campo. La imagen de partículas debería haber sido reemplazada por la imagen de campo hace 60 años.

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Esa fue una buena pregunta. Yo también estaba intrigado! encontré esta teoría, échale un vistazo

La batalla de los infinitos salva al electrón de su espiral de muerte

Como saben, la energía potencial de un electrón se vuelve más negativa a medida que avanza hacia el campo atractivo del núcleo; de hecho, se acerca al infinito negativo. Sin embargo, debido a que la energía total permanece constante (un átomo de hidrógeno, sentado pacíficamente por sí mismo, no perderá ni adquirirá energía), la pérdida de energía potencial se compensa con un aumento en la energía cinética del electrón (a veces denominado en este contexto energía de “confinamiento”) que determina su impulso y su velocidad efectiva.

Entonces, a medida que el electrón se acerca al pequeño volumen de espacio ocupado por el núcleo, su energía potencial desciende hacia el infinito negativo, y su energía cinética (momento y velocidad) se dispara hacia el infinito positivo. Esta “batalla de los infinitos” no puede ser ganada por ninguna de las partes, por lo que se llega a un compromiso en el que la teoría nos dice que la caída de la energía potencial es solo el doble de la energía cinética, y el electrón baila a una distancia promedio que corresponde al Bohr radio.

Todavía hay algo mal con esta imagen; Según el principio de incertidumbre de Heisenberg (un término mejor sería “indeterminación”), una partícula tan pequeña como el electrón no puede considerarse que tenga una ubicación o un momento definidos. El principio de Heisenberg dice que la ubicación o el momento de una partícula cuántica como el electrón pueden conocerse con la precisión deseada, pero a medida que una de estas cantidades se especifica con mayor precisión, el valor de la otra se vuelve cada vez más indeterminado. Es importante comprender que esto no es simplemente una cuestión de dificultad de observación, sino más bien una propiedad fundamental de la naturaleza.

Lo que esto significa es que dentro de los pequeños confines del átomo, el electrón no puede considerarse realmente como una “partícula” que tiene una energía y una ubicación definidas, por lo que es algo engañoso hablar de que el electrón “cae” en el núcleo.

Debido a que no pierde energía y la razón por la que no pierde energía es que se cuantifican los niveles de energía posibles para el electrón, es decir, solo se permiten ciertas energías. Dos electrones no pueden ocupar el mismo estado (el principio de Pauli de la mecánica cuántica), por lo que los átomos unidos a un átomo completan los estados desde el más bajo hasta el número necesario para que el átomo sea eléctricamente neutro. Si hay un estado de energía más bajo desocupado, entonces los electrones en estados de energía más alta no “girarán infinitamente”; uno de ellos caerá en el estado desocupado y emitirá un fotón con la diferencia de energía, lo que explica el espectro lineal de los átomos.

Comparando esto con los planetas que orbitan una estrella, es cualitativamente igual, pero cuantitativamente muy diferente. Los estados de energía alrededor de la estrella debido a la gravedad son muy numerosos y muy cercanos en términos de las diferencias en la órbita. Entonces, en teoría, los planetas pierden energía al irradiarla en ondas de gravedad y esto hace que se hundan en una órbita de energía muy ligeramente más baja. Pero las diferencias en los estados de energía orbital son tan pequeñas que tienden a verse inundadas por otros efectos como el viento solar, el acoplamiento de las mareas, otros planetas, polvo, etc.

Pero en casos extremos, los cuerpos masivos que orbitan muy cerca unos de otros irradian energía en ondas gravitacionales y se hunden hasta que se fusionan. Esto ha sido detectado por los cambios en las órbitas. En el caso de LIGO, se detectaron directamente las ondas de gravedad cuando dos agujeros negros se formaban espirales entre sí. Por supuesto, no son partículas individuales, sino masas de muchas partículas, por lo que el análisis que muestra que un átomo de hidrógeno es estable no se aplica.

Andre David tiene razón en varias formas. El electrón no es una bola que orbita otra bola. Y la energía mínima se logra al ser parte del átomo.

Pero, ¿cómo se logra esto y se puede lograr de forma aislada? La segunda pregunta es mucho más fácil de responder que la primera: no, no puede suceder con gran frecuencia aisladamente, en regiones del espacio desprovistas de absolutamente nada. Esto es lo que hace que las moléculas sean relativamente escasas en los recovecos más profundos del espacio. Aparentemente, los medios informarán exactamente lo contrario: que podemos respirar mejor sabiendo que han encontrado moléculas de oxígeno, por ejemplo, “en las regiones más profundas del espacio”. Pero estas no son las regiones más profundas del espacio. Son regiones formadoras de estrellas, cerca de la constelación de Orión para ser exactos. Moléculas de oxígeno descubiertas en el espacio profundo por primera vez Resulta que esta ‘región profunda’ es, de hecho, una verdadera metrópoli. Esto debería darnos una pista de dónde proviene la energía que alimenta los átomos: la energía no proviene de adentro , proviene de afuera , sino que la presión y la gravedad alimentan las ondas del átomo.

¿Cómo son estas ondas?

He visto varios modelos del átomo, pero ninguno es particularmente satisfactorio, por eso, después de años de observación y cálculo, se me ocurrió uno llamado modelo atómico de la espiral de la vida. Básicamente es una combinación de un motor de 4 tiempos y una muñeca matryoshka. La idea es una de regeneración constante, de expansión y rotación que se resuelve en un equilibrio en el que se produce un nuevo ciclo de expansión. El concepto del átomo del sistema solar, así como los modelos que la llenan con todo tipo de “partículas”, no logra describirla con precisión. Tras una inspección más cercana, lo que emerge es un modelo donde las ondas producen copias de sí mismas en puntos regulares de interacción. El modelo también da una pista de cómo los átomos están conectados al mundo exterior más allá de las capas orbitales de sus electrones por intervalos conocidos como primos satélites. A medida que las órbitas están altamente sincronizadas con estos intervalos alineados verticalmente a lo largo del camino en constante expansión, emerge una orientación y con ella polaridad.

La respuesta del Príncipe Blake a ¿Cómo se ve un átomo …?

Estás malentendido cómo funcionan los átomos. Un electrón no “gira” alrededor de su núcleo. Por el contrario, permanece cerca del núcleo debido a la fuerza de atracción entre su carga negativa y la carga positiva del núcleo. Debido a que el electrón es una entidad cuantificada, solo puede tener ciertas cantidades discretas de energía. Debido a que también es fundamentalmente una ola, debe existir y moverse de tal manera que no se cancele, y esto impone ciertas restricciones en su posición e impulso con respecto al núcleo.

Es importante entender que un electrón que tiene una cantidad definida de energía no tiene una posición definida ni un momento definido. Podemos esbozar un gráfico en 3-d de la probabilidad de encontrarlo en una ubicación particular en relación con el núcleo, dado que tiene una cantidad particular de energía, y llamamos a estos gráficos “orbitales”. Una de las propiedades fundamentales de un electrón es que solo dos de ellos pueden existir en cualquier configuración orbital. Por lo tanto, si hay más de dos electrones en un átomo, cualquiera de los siguientes tiene que ir a diferentes orbitales. Los niveles de energía más altos corresponden a orbitales múltiples con diferentes orientaciones y, por lo tanto, tienen espacio para más de dos electrones. Pero los electrones definitivamente no son pequeñas bolas que “giran” o “orbitan” el núcleo. Cualquier imagen mental que haga de un electrón siempre será incorrecta, ya que nuestros cerebros simplemente no están conectados para visualizar fenómenos cuánticos, pero es menos incorrecto pensar en un electrón como una especie de nube borrosa que rodea el núcleo.

Una vez que un átomo captura un electrón, no requiere energía para permanecer donde está. De hecho, pierde energía en el proceso de ser capturado, por lo que un electrón en un átomo en realidad tiene menos energía que un electrón libre. Requiere una fuente externa de energía para cambiar a un estado de mayor energía o dejar el átomo y volver a ser un electrón libre. Por lo general, obtiene esta energía al absorber un fotón o al absorber algo de energía cinética cuando su átomo golpea a otro átomo.

La mitad del universo irradia energía y la otra mitad derrumba energía.

La destrucción, fusión o descomposición de la masa irradia energía de esa destrucción.

El proceso de colapso de la gravedad en masa es la absorción de esa energía radiada en masa.

Los cuantos de energía son los fotones. Los fotones irradian de la masa en descomposición y se forman formando masa. Los electrones son masivos; se construyen para volverse más enérgicos en su absorción de fotones y decaer a un nivel de energía más bajo cuando irradian fotones.

Quizás la noción de que los electrones “se mueven” alrededor del núcleo requiere una consideración más profunda, ya que podrían formar una nube alrededor del núcleo, o incluso podrían fluir a través del núcleo entre protones. ¿Quién sabe? Yo no. Sin embargo, una cosa es evidente, y es que los electrones (y protones) reciben, intercambian y emiten fotones, o energía a través de un proceso de descomposición de la masa en excitación de la masa.

En primer lugar, los electrones no orbitan alrededor del núcleo de un átomo (protón), sino que mantienen una cierta distancia del núcleo. Por lo que podemos llamar un aspecto cuántico de toda la materia. Lo que sucede es que la posición del electrón cambia con respecto al protón, pero nunca la distancia. Y así, tanto los protones como los electrones están realmente unidos. Incluso si a distancia.

Una gran distancia en realidad. Tomemos por ejemplo el átomo de hidrógeno. Si tuviéramos que tomar la distancia entre su protón y su electrón, en la escala macro. Luego, el protón puede colocarse en el centro de un estadio de fútbol y el electrón mantendría su distancia fuera de dicho estadio. No hay un estadio de fútbol lo suficientemente grande como para decir que el protón y el electrón estaban dentro del mismo estadio.

Los electrones, protones, de hecho, todo, tienen propiedades de onda. Y las longitudes de onda del electrón son aproximadamente de un tamaño similar de átomo y esa es la razón por la cual los átomos tienen ese tipo de tamaño sobre el orden de la longitud de onda en el electrón.

Y así, realmente no se puede comprimir una onda más pequeña que una o pocas longitudes de onda. Y así, el electrón no puede ser más pequeño que eso sin cambiar realmente sus propiedades por completo. Por lo tanto, en realidad no puede acercarse más al protón en el centro del núcleo de lo que lo hace y, por lo tanto, está atascado lo más cerca posible.

Puede causar, a presiones muy altas, que los electrones reaccionen esencialmente y se fusionen con protones y los conviertan en neutrones, y esto es lo que sucede en las estrellas de neutrones.

Un neutrón en realidad no es estable solo por ahí, en la atmósfera o en el vacío. Se descompone en aproximadamente 14 minutos en un electrón y un protón.

Hay un malentendido básico de la física clásica elemental en su pregunta.

Todos sabemos (o tal vez sabemos) que para movernos, necesitamos gastar energía

La primera ley de la mecánica newtoniana dice ”

La velocidad de un cuerpo permanece constante a menos que una fuerza externa actúe sobre el cuerpo.

Por lo tanto, no es necesario gastar energía para seguir moviéndose, a menos que fuerzas externas actúen sobre el cuerpo.

Los electrones alrededor de un núcleo no son un problema clásico, pero la conservación de la energía también se mantiene en los estados cuánticos. El electrón alrededor del núcleo está en un nivel de energía cuantificado y puede cambiarlo solo si interviene una interacción externa. Es la cuantización lo que garantiza esto, ya que en el problema clásico de una carga que circula alrededor de una carga opuesta, habría radiación continua que habría hecho que el electrón cayera en el núcleo. Los estados de energía cuantificada para los electrones son necesarios para que los átomos existan y fueron propuestos por primera vez por Bohr.

Alguna vez se pensó que los electrones orbitaban un núcleo de la misma manera que los planetas orbitan el sol. Esa imagen ha sido borrada por la mecánica cuántica moderna. Pero dado que la mecánica cuántica confunde incluso a los físicos experimentados, la imagen persiste como una analogía útil. Al igual que la gravedad que actúa sobre los planetas, una fuerza electromagnética atrae el electrón en órbita hacia el núcleo. Los físicos clásicos se preguntaban que el electrón no se había quedado sin energía.

Niels Bohr resolvió este misterio introduciendo cuantos estados de energía discretos en los que los electrones pueden persistir de manera estable. Piense en un ascensor que solo se detiene en pisos discretos (es decir, no entre ellos). Y así como un elevador no lo llevará debajo del sótano, hay un estado mínimo por debajo del cual el electrón simplemente no puede caer. Por extraño que parezca, el modelo de Bohr es en realidad demasiado simplista, y desde entonces ha sido reemplazado por retratos aún más extraños del mundo atómico. Los dejaré para que los aborde tu pobre profesor de física.

Puede ser que esto pueda ayudarte.

Esta es una muy buena pregunta. En la teoría electromagnética, aprendemos que una carga eléctrica acelerada irradia energía como ondas electromagnéticas, y un electrón que se mueve alrededor de algo es una carga eléctrica acelerada. La respuesta es que los electrones no pierden energía moviéndose alrededor de los protones porque, en un sentido clásico, en realidad no se mueven alrededor de los protones.

Un electrón en órbita alrededor de un núcleo, es decir, un átomo, es un sistema mecánico cuántico. En un sistema mecánico clásico, como la Luna en órbita alrededor de la Tierra, el momento angular es un producto vectorial de la distancia radial entre los dos cuerpos y su momento de traslación. Sin embargo, en una órbita mecánica cuántica, el electrón no tiene una posición o momento definitivo (aunque sí tiene una energía definitiva, más sobre eso a continuación). Solo hay un rango de probabilidad de estas dos propiedades. Al realizar una medición, hay ubicaciones y rangos de momento en los que es más probable que encuentre el electrón, pero nada está garantizado. Sin embargo, existe una magnitud cuantitativa definitiva del momento angular orbital que tiene el electrón en órbita. En otras palabras, la magnitud del momento angular en un orbital atómico es intrínseca, mientras que en un sistema clásico como los satélites que orbitan planetas es un producto de cantidades más fundamentales.

La energía y el momento angular se conservan en estos sistemas, al igual que en los sistemas clásicos. En lo que respecta a la fuente de energía del electrón, un electrón en órbita alrededor de un átomo solo puede tener ciertas energías discretas, y nada en el medio. Para cambiar las energías, debe absorber o emitir una unidad cuantificada de radiación electromagentina, también conocida como fotón. Para que un electrón libre ocupe uno de estos niveles orbitales / energéticos, en realidad debe perder energía para poder unirse a uno de estos niveles orbitales.

Estoy horrorizado 7 respuestas y ninguna responde a la pregunta. Olvídate de quejarte sobre la terminología, estoy seguro de que ese punto está hecho. Este es un ejemplo de cómo nuestra cultura y educación se han vuelto no sustantivas.

Un electrón cede energía para quedar atrapado en un átomo, haciendo lo que sea que haga allí. Debe emitir un fotón para ser capturado.

Una buena analogía está disponible en órbitas planetarias (aunque los electrones no tienen órbitas deterministas, sí, claro). Si algo proviene de fuera de nuestro sistema solar (el primer objeto que se observó al hacerlo fue reciente Este objeto misterioso puede ser nuestro primer visitante de otro sistema solar) no permanecerá en el sistema solar, a menos que renuncie a la energía (en este caso , al golpear algo).

No se deje engañar por el hecho de que las órbitas inferiores son más rápidas. Como están más cerca del sol, la energía gravitacional es menor.

Una muy buena pregunta, y la que destruyó algunos modelos anteriores del átomo.

Cuando los planetas orbitan una estrella, no necesitan energía adicional para mantenerse estables: no se pierde energía del sistema. Sin embargo, cuando aplicamos este modelo de órbita al átomo, uno encuentra un problema.

Las cargas aceleradas emiten radiación de acuerdo con la fórmula Larmor. El movimiento circular (como se encuentra en las órbitas) requiere una aceleración constante hacia el centro.

Por lo tanto, como usted señala, los electrones deberían emitir radiación, caer en una órbita más baja y continuar haciéndolo hasta que el electrón colisione con el núcleo.

La escala de tiempo en la que esto ocurriría es algo así como [matemática] 10 ^ {- 11} [/ matemática] segundos, por lo que si el átomo se comportó como pequeños planetas orbitando una estrella, entonces los átomos solo podrían existir por una centésima de nanosegundo antes siendo destruido.

Esto planteó un pequeño problema para estos modelos semiclásicos, y demostró que algo funky debe estar sucediendo.

La respuesta es, por supuesto, la mecánica cuántica.

En la mecánica cuántica, las partículas no se comportan como pequeñas bolas de billar que zumban por todo el lugar, sino que existen como campos de probabilidad distribuidos.

El electrón en un átomo de hidrógeno no orbita el núcleo; en cambio, existe como un campo con propiedades definidas por la función de onda hidrogénica, y tiene propiedades que están asociadas con las bolas zumbantes (momento angular), pero crucialmente, en realidad no orbita .

Los resultados de la mecánica cuántica a veces pueden ser difíciles de entender, pero si está interesado, vale la pena ponerse al día con las matemáticas para que pueda entender lo que está sucediendo.

En el modelo newtoniano, sobre el que usted pregunta, los electrones actúan sobre una fuerza desequilibrada, la electromagnética, por lo tanto, pueden acelerar.

En la física moderna, los electrones tienen energía cinética y potencial, pero no son vistas como “en movimiento” de la misma manera que Newton habría reconocido. La estructura del átomo se entiende más en términos de estadísticas.

Nadie sabe lo que hace un electrón cuando no se interactúa con él … el salto que aparece cuando interactúa se debe a la interacción.

Sin embargo, en cada modelo, los electrones obtienen su energía (re el estado de energía atómica) debido al campo electromagnético. Esto es un poco como los planetas consiguen que su energía se mueva alrededor del Sol desde el campo gravitacional.

Estás pensando en un electrón como una partícula que se mueve alrededor del núcleo como lo hacen los planetas. De hecho, una nave espacial no necesita energía una vez que se encuentra en una órbita estable alrededor de un planeta (sin atmósfera).

¡Pero estamos en el mundo de la mecánica cuántica! El modelo clásico no lo ayudará a comprender el problema por completo. ¡Para comprender, también necesita saber sobre el carácter de onda de los electrones!

Cuando ves los electrones como ondas y no como partículas, no hay velocidad, ya que la función de onda (Psi) describe el sistema por completo y no depende de la velocidad, sino solo de la distancia. Simplificado, el cuadrado de esa función de onda (Psi ^ 2) representa la probabilidad de presencia del electrón en ciertos volúmenes de espacio dependiendo de la distancia al núcleo solamente.

Llama a esos volúmenes de espacio con 90% de probabilidad de presencia un orbital .

La probabilidad del 10% que falta se extiende al universo. ¡Entonces el electrón de un átomo de tu pulgar podría estar “volando” alrededor de la luna o incluso alrededor de la vía láctea ahora!

Si desea saber dónde está el electrón con 100% de probabilidad, el resultado será que está en algún lugar del universo (∑ desde 0 hasta ∞ de Psi ^ 2 = 1 = 100%).

O con otra formulación: el electrón existe pero no sabe dónde está ubicado en este momento.

El electrón está atrapado en el orbital [como una jaula] formado por el núcleo; en algún espacio ideal puede circular. El movimiento circular sin resistencia no requiere ninguna energía (por ejemplo, movimiento lunar alrededor de la Tierra). Pero en realidad, el electrón tiene muchas fuerzas influyentes de otros iones (vecinos), campo magnético e incluso golpes simples de basura del universo como quarks, materia oscura, etc.

Una característica muy importante del electrón es que ninguna de las fuerzas de la naturaleza tiene fuerza adhesiva; por ejemplo, si el electrón golpea al protón, no se pegará, sino que se reflejará o se deslizará desde el protón. Solo en casos raros, el electrón puede hundirse en el protón y formar un neutrón. E incluso este estado no es muy estable [Un neutrón libre es inestable, se descompone en un protón, un electrón y un antineutrino con una vida media de poco menos de 15 minutos].

Hace aproximadamente dos años, el laboratorio de temperatura por debajo de la temperatura baja hizo un experimento: pusieron el electrón en el protón (el nivel de energía más bajo posible) y no saltó ni entró en el protón hasta que se aumentó la temperatura y el electrón consiguió una energía para saltar al primer orbital inferior.

Entonces, el electrón no necesita energía para moverse dentro de la trampa orbital; La inercia y las fuerzas aleatorias lo empujan con una trayectoria impredecible. Tenga en cuenta: es una partícula muy ligera. Una fuerza muy pequeña le dará alta velocidad.

El cambio de energía a electrón solo lo ayudará a saltar a un orbital más alto o saltar fuera del átomo.

El electrón en presencia del núcleo experimenta una fuerza atractiva de Coulomb. Debido a esta fuerza de atracción, el electrón comienza a girar alrededor del núcleo.

Cuando el electrón gira alrededor del núcleo, siempre está bajo aceleración. Una carga bajo aceleración, irradia energía en forma de radiación electromagnética. Debido a esta pérdida continua de energía, el electrón comienza a moverse en órbitas de radios decrecientes, es decir, el camino del electrón sería una espiral, y entraría en espiral en el núcleo. Este fue el inconveniente en el modelo solar del átomo propuesto por http://Rutherford, por lo que el átomo era inestable. El tiempo para que el electrón gire en espiral hacia el núcleo es del orden de ~ 10 ^ -14 segundos.

El problema de la pérdida de radiación por un electrón que se mueve en una órbita circular fue superado por Neil’s Bohr al proponer que el electrón no se mueve en órbitas de ningún radio arbitrario, sino solo en ciertas órbitas específicas. Las órbitas que nombró como órbitas estacionarias. Cuando el electrón se mueve en tales órbitas, planteó la hipótesis de que no irradia energía y el átomo alcanza la estabilidad.