¿Por qué los electrones no pierden energía mientras se mueven alrededor de los protones?

Los electrones en realidad no “giran alrededor” del núcleo. Es una construcción mental justa que fue útil durante el desarrollo temprano de la teoría atómica.

Una mejor manera de pensarlo es usar una analogía con el sistema solar. La tierra gira alrededor del sol, y la luna gira alrededor de la tierra. Sin embargo, estos cuerpos no pierden energía en espiral y caen en el otro objeto después de un tiempo. Esto se debe a que las fuerzas gravitacionales que actúan sobre todos estos cuerpos están perfectamente equilibradas en sus órbitas, y les impide desviarse de sus caminos orbitales. Esta es también la razón por la cual los satélites que orbitan la Tierra no se estrellan solos; Si quieres estrellarte con uno de ellos, tienes que hacer arreglos para darles un empujón extra para iniciar su descenso.

La comprensión moderna de los electrones en un átomo es que esta partícula subatómica muy pequeña califica para el principio de incertidumbre de Heisenberg. En lenguaje sencillo, no podemos determinar con precisión AMBAS la posición y el momento de estas partículas en un momento dado. Entonces, la mejor aproximación de su posición es especificar que existen “alrededor de un átomo” con varias probabilidades de encontrarlos. Esta “nube de probabilidad” es lo que actualmente se considera ORBITAL: un volumen de espacio alrededor del núcleo donde existe una preponderancia de encontrar el electrón específico.

Entonces, en lugar de pensar en pequeñas bolas de electrones que giran alrededor de una bola más grande del núcleo, es más exacto pensar en ellas como una nube de electrones que rodea completamente y se cierne sobre el núcleo a cierta distancia del núcleo.

Eso es porque los electrones no giran en primer lugar. Existen simultáneamente en todas las configuraciones posibles en sus niveles de energía.

Por ejemplo, un electrón en su configuración más baja en el estado fundamental, oscila radicalmente dentro y fuera del núcleo en todas las direcciones al mismo tiempo y, por lo tanto, asume una capa esférica orbital. Hace una apariencia de “nube” y no aparece dentro del núcleo porque aparece solo en los extremos de su probabilidad más y rara vez más cerca de él.

Una mejor analogía clásica sería que si una bola con carga negativa se mantuviera cerca de una bola con carga positiva sin velocidad inicial, caería directamente hacia la bola positiva. Que lo que pasa con el electrón en el estado fundamental. Cae hacia el núcleo sin caer realmente en él. Y continúa haciéndolo cuando está en el lado opuesto del núcleo y, por lo tanto, las oscilaciones.

La única forma en que los electrones perderían energía es caer en una capa orbital más estable, siendo la más baja el estado fundamental. Liberan esta energía en forma de cuantos de onda electromagnética, fotones.

Espero que ayude 🙂

Además, asegúrese de seguirme para obtener más respuestas a este tipo de preguntas.

Lo hacen si están en estados excitados, en cuyo caso caen al estado fundamental e irradian energía. Para irradiar, debe haber un estado inferior y el cambio debe involucrar n cuantos de acción, con n = 1 el estado fundamental. La razón por la que no puede pasar de n = 1 a n = 0 está algo involucrada. Hablando estrictamente, puede en ciertas circunstancias, en las que el estado fundamental implica cambiar un protón en un neutrón, pero ese proceso requiere aproximadamente 1.29 MeV. El estado fundamental del hidrógeno es de aproximadamente -13.59 eV de energía total, que según el teorema viral equivale a 13.59 eV de energía cinética, que es la energía cinética que tiene que hacer la transformación, y como puede ver, es de cinco órdenes de magnitud muy poco (que es lo mismo que de lo contrario, el Universo sería una matriz loca de transformaciones de protones / neutrones, y sin química, por lo tanto, sin vida). Sin embargo, si el núcleo tiene muchos protones, el estado fundamental de un electrón 1 aumenta dramáticamente , y si el núcleo tiene demasiados protones, la conversión a un neutrón podría verse favorecida por la energía de unión nuclear adicional. Si eso sucede, ocurre la captura de electrones, y obtenemos un núcleo con un átomo menos un protón.

Entonces, la respuesta a su pregunta es, al menos para átomos estables, los electrones están unidos por núcleos, pero solo están en orbitales estables si la acción se cuantifica. Lo que eso significa es que la forma de la función de onda no cambia por período porque el desplazamiento de fase de la onda la devuelve a su posición inicial exacta.

Si desea mi versión de por qué eso lo hace estable, en mi libro electrónico “Guidance Waves”, sostengo que dado que ψ = A exp (2 πiS / h ) donde S es la acción, entonces cuando S = h de Euler ψ = A y la ola se vuelve real para ese instante. Si la onda solo tiene significado físico cuando es real, entonces esa posición no se ha movido, y siempre que defina el movimiento del electrón, no hay aceleración (de A ). Si no hay aceleración, entonces, según Maxwell, no hay radiación. Esto tiene la ventaja de explicar por qué los estados excitados pueden ser estables con el anclaje de fase.

Sí, según el teorema de Larmor, cualquier carga aceleradora debe emitir una radiación EM, pero los electrones no lo hacen mientras giran alrededor de los núcleos … esta pregunta es uno de los puntos de partida para el nacimiento de la mecánica cuántica, la respuesta es que los electrones giran en “órbitas estacionarias” …

Primero tiene que eliminar de su mente la imagen clásica de partículas de un electrón y debe considerar los electrones como una distribución de onda, en lugar de imaginarlos como puntos como partículas, imagínelos como círculos o esferas como en la imagen a continuación, que explica el de-broglie teoría … una órbita estacionaria de una onda es similar a la de una partícula que está en reposo y no tienen que irradiar …

He escrito esta respuesta antes, así que la volveré a cotizar aquí porque soy perezosa …

Esta pregunta va directo al corazón de por qué la mecánica cuántica se convirtió en el modelo para describir lo que sucede a nivel microscópico de materia y energía. A principios de la década de 1900, se hizo evidente que la mejor manera de modelar un átomo era concebir una parte central muy densa (el núcleo) con una carga positiva (y casi toda la masa) rodeada a una distancia relativamente grande (en comparación al tamaño del núcleo) por una nube de electrones elementales, cargados negativamente. Estos electrones muy ligeros estarían en órbita alrededor del núcleo. Sin embargo, el problema era que, según la física clásica de la época, si una carga eléctrica se acelera (como lo hace todo lo que gira en una órbita), debe irradiar energía (como la luz). Un cálculo muestra que en ese caso, los electrones formarían una espiral en el núcleo en una pequeña fracción de segundo. Dado que las nubes de electrones son responsables del enlace químico, esto significa que toda la materia simplemente colapsaría y el universo en el que vivimos dejaría de existir. Como también sabemos, esto no sucede. Entonces, ¿qué está pasando? En todo su esplendor, la respuesta completa (tal como la entendemos) es muy complicada y tiene muchas sutilezas. Algunas personas de cerebro muy grande trabajaron en este problema y elaboraron un modelo que se conoció como mecánica cuántica. Describe los fenómenos atómicos con una precisión nunca antes conocida en la ciencia. ¡Realmente funciona! Sin embargo, también tiene la marca registrada de ser extremadamente matemático y abstracto. Aún así, creo que puedo contarte una forma de pensar acerca de estas cosas que está bastante cerca de la verdad real.it – ​​& nbsp ¡Este sitio web está a la venta! – & nbsptruth Recursos e información. Es bien sabido que los instrumentos musicales funcionan según el principio de resonancia. Es decir, están tan construidos que solo pueden hacer ciertos sonidos. Los sonidos son ondas y, como tales, pueden describirse matemáticamente por su tamaño (volumen) y su frecuencia (tono). Los instrumentos musicales solo harán ciertas frecuencias y combinaciones de frecuencias. Eso es lo que hace que una guitarra o un órgano suenen como lo hacen. Ahora volvamos a los electrones en el átomo. Se descubrió que los electrones no podían orbitar de la manera antigua que querían. Solo podían orbitar a ciertas energías fijas (así como la guitarra solo puede emitir ciertas frecuencias). Una vez más, los científicos utilizaron la idea de una onda para describir esto, pero en este caso, la onda era sobre la probabilidad de dónde podría estar el electrón. Uno no podría precisar la posición exacta en el espacio para la partícula, pero podría saber exactamente qué energía podría tener el electrón. La conclusión es que la vieja imagen del electrón girando en una órbita (como un pequeño sistema solar) es Simplemente no está bien. Se permite que los electrones existan a ciertas energías muy precisas, pero su posición se extiende, descrita por esta “ola de probabilidad”. Si usa suficiente energía externa para expulsar un electrón de un átomo, esta onda de probabilidad se colapsa a un tamaño mucho más pequeño, lo que le permite conocer su posición mucho mejor que dentro de un átomo. Entonces el electrón tiende a actuar mucho más como la imagen de la bola de billar que nos gusta usar. La pregunta habitual es: ¿por qué no simplemente mirar con mucho cuidado dentro del átomo para “ver” el electrón? Resulta que para “ver” el electrón, uno tiene que golpearlo (en jerga de física, cambiar su impulso). Pero al golpearlo, uno cambia su posición en el espacio. Uno encuentra que siempre hay una compensación: si puede obtener su posición realmente bien, entonces ha golpeado demasiado fuerte, y viceversa, uno puede golpear muy suavemente pero luego descubrir que no puede conocer su posición tan bien. Esto se llama el Principio de incertidumbre de Heisenberg (y es la fuente del dispositivo ficticio de Star Trek conocido como los “Compensadores de Heisenberg”). Curiosamente, existe un Principio de incertidumbre general que define, para un sistema físico en particular, qué cosas pueden y no pueden conocerse por completo. Resulta que una de las cosas que uno puede saber con precisión es la energía del electrón en el átomo. Si desea obtener más información sobre esto a un nivel bastante simple, le recomendaría leer “Entendiendo la física” de Isaac Asimov o “Lo que entiende Gerald Feinberg” ¿Está hecho el mundo?

La publicación original de un científico aquí …

por qué los electrones giran alrededor de los núcleos

Hay un continuo de estados de energía en los que la partícula cargada puede “caer”, ya que sigue irradiando energía.

La mecánica cuántica proporciona un refinamiento a esta idea; Para los estados de energía más bajos dentro del átomo de hidrógeno, los estados de energía simplemente no son continuos. Van como En = −k / n2 [matemática] En = −k / n2 [/ matemática], para enteros positivos n [matemática] n [/ matemática]. Entonces el electrón no puede “continuamente” perder energía; cuando gana o pierde energía, gana o pierde transitoriamente fotones para moverse de un nivel de energía discreto a otro.

Cuando el electrón se encuentra momentáneamente en un estado de átomo de hidrógeno n [matemático] n [/ matemático] muy grande, puede emitir fotones cada uno de chorros de energía muy pequeños k (1n2−1 (n + 1) 2) ∝1n3 [matemático] k (1n2−1 (n + 1) 2) ∝1n3 [/ math], y casi continuamente “cae” en la escala de estados de energía, hasta que alcanza la energía n = 1 [math] n = 1 [/ math] estado. Aquí es donde obtienes el comportamiento clásico aproximado.

Gracias por leer.

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, en un sentido clásico, los electrones no se mueven realmente 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. Solo hay un rango de probabilidad de estas dos propiedades. Al realizar una medición, hay ubicaciones y momentos 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.

Como se señaló en respuestas anteriores, los electrones pueden perder o ganar energía potencial dependiendo de los estados cuánticos en los que se encuentren, lo que básicamente depende de la distancia radial que el electrón gira alrededor del núcleo de protones. Sin embargo, cuando un electrón está en su estado fundamental, la energía potencial más baja, no puede perder más energía. En principio, el estado fundamental corresponde a la distancia radial más cercana (Radio de Bohr, r = 5.29e-11 m) desde el protón que orbita el electrón. La razón es que el momento angular adquiere su valor mínimo en el radio de Bohr, es decir, la constante de Plancks (h). El momento angular mínimo nunca desaparecerá, se conserva, y eso es equivalente a decir que el estado cuántico n = 0 no puede existir. Esta es también la razón por la cual los electrones, en general, no caen en los núcleos y se fusionan con el protón.

El núcleo giratorio de electrones fue el concepto propuesto por el modelo de átomo de Bohr, que luego fue reemplazado por el modelo de nube de electrones que dice que no podemos saber exactamente dónde está un electrón en un momento dado, pero es más probable que los electrones estén en un estado específico zonas Habla de la probabilidad de encontrar un electrón en lugar de la posición exacta. Es teóricamente posible, que un electrón esté a una distancia casi infinita del núcleo atómico que está orbitando, aunque la probabilidad de que un electrón disminuya dramáticamente cuanto más lejos esté núcleo que buscas. Entonces, como tal, no es un elecrón que gira alrededor del núcleo en órbita definida, sino que existe una nube de electrones.

Los electrones no se “mueven” protones. El modelo planetario del átomo se descartó hace muchas décadas, en parte debido a la pregunta que planteas. Los electrones existen como una onda estacionaria de probabilidad dentro del pozo potencial del núcleo. No se mueven, pero se pueden encontrar en cualquier parte del volumen definido por su función de onda.

Miren chicos, esta es una respuesta extremadamente fácil que fue declarada por Neils Bohr.

En la declaración, mencionó que los electrones viajan en órbita llamada KLMN, que no. La revolución de electrones es 2n2 (cuadrado) donde n es no. De órbita.

Es por eso que los electrones no caen en el núcleo y lo hacen inestable.

Gracias por leer

Creo que la respuesta es obvia si lo piensas.

Clásicamente, uno esperaría que los electrones giratorios pierdan energía porque las cargas aceleradas irradian energía.

El hecho de que los electrones no estén perdiendo energía debe, y solo puede considerarse, evidencia de que los electrones no están girando en el sentido clásico.

En resumen, porque no

Los científicos necesitan crear toda la mecánica cuántica porque resuelven la pregunta igual que la suya. Si el electrón se mueve como una partícula alrededor del átomo, debe perder energía y no debe haber un átomo.

Los electrones no giran alrededor del núcleo. Los electrones se comportan como ondas que transportan cierta energía y forman una nube de electrones alrededor del núcleo.

Lo hacen, si hay niveles de energía más bajos disponibles. Es mejor pensar en ellas como ondas estacionarias cuando están unidas dentro de átomos, en lugar de partículas “en movimiento”.

Tome un electrón como planeta y los planetas hermanos tampoco pierden energía