¿Por qué la energía total negativa de un electrón significa que se mantiene / atrae al núcleo?

Ar primero me sorprendió la afirmación de que la energía total de un electrón es cero. Eso simplemente no sucede. La energía negativa sobre la que está escribiendo es del sistema de electrones más núcleo y cualquier otro electrón que se encuentre en el átomo. Es la energía del sistema atómico.

Los electrones individuales se destacan porque sus energías cinéticas cambian más que la energía cinética del resto del átomo al pasar de un orbital a otro o al ser expulsado de un átomo.

Sin embargo, la energía potencial muy importante no está en el electrón. Se almacena en el campo eléctrico entre el electrón y el resto del átomo. Este es el término de energía que es negativo, y cuando un electrón está unido a un átomo, esta energía negativa más la energía cinética positiva sigue siendo negativa.

Sin embargo, la energía potencial del sistema solo es negativa si elegimos decir que el punto cero para la energía potencial del sistema es para una gran separación entre el electrón y el resto del átomo. Las opciones de cero puntos para energías potenciales son físicamente arbitrarias.

La elección de energía potencial cero como la de una separación infinita simplifica la explicación matemática y energética para cuando un electrón está unido a un átomo.

Si imaginamos llevar el electrón cada vez más lejos del átomo, la energía potencial se volvería menos negativa y se acercaría a cero en una separación infinita. Si es necesario agregar energía positiva al sistema de electrones más el resto del átomo para liberar el electrón, el electrón debe haberse unido previamente al átomo.

La energía total negativa del sistema es solo una indicación cuantitativa de que para eliminar completamente el electrón, se debe agregar energía.

Es una especie de convención. La convención en cuestión es tratar la energía potencial electrostática de un electrón estacionario a una distancia infinita del núcleo para que sea cero. (Generalmente, se puede establecer el cero de energía potencial en cualquier lugar que se quiera).

Luego, a medida que el electrón se mueve hacia el núcleo, la atracción electrostática está en la misma dirección que el movimiento, lo que significa que la energía potencial disminuye. Como inicialmente era cero, eso lo hace negativo.

Ahora, si el electrón simplemente “cayera” directamente hacia el núcleo, ganaría energía cinética y la energía total (potencial más cinética) se mantendría en cero. Pero parte de esa energía cinética se pierde en los fotones emitidos por el átomo a medida que el electrón cae en orbitales cada vez más bajos. Su energía final negativa es igual en magnitud a toda la energía transportada por esos fotones.

Por convención, podemos decir que una energía potencial negativa implica que un sistema tiene la capacidad de trabajar cuando se libera de ese estado específico.

Además, para un electrón,

Energía potencial = 2 * Energía total

Energía cinética = -Energía total

Usted sabe que la energía total es negativa, y las ecuaciones anteriores indican que la energía potencial también es negativa.

Esto está en línea con nuestra convención para la energía porque si el electrón se libera de la fuerza aplicada por el núcleo, tiene la capacidad de trabajar.

Por lo tanto, la energía total de un electrón en un átomo se considera negativa.

En realidad, la energía potencial del electrón a la distancia infinita del núcleo 8s se toma como cero y, a medida que el electrón se aproxima hacia el núcleo, la energía potencial del electrón comienza a disminuir, por lo tanto, menor que cero es el número negativo de Infact …… Y de hecho, si el el electrón golpea el núcleo se desvanece se pierde toda la energía potencial