¿Qué sucederá si los electrones en un átomo dejan de girar?

Si por dejar de girar, quiere decir que el momento angular del electrón se convierte en cero, entonces hemos visto tales estados en abundancia. De hecho, el estado fundamental del átomo de hidrógeno viene dado por los números cuánticos.

[matemáticas] n = 1, l = 0, m = 0 [/ matemáticas]

Lo que esto significa es que el valor l , es decir, el momento angular del electrón es cero.

Entonces, operar los operadores [math] \ hat {L} ^ 2 [/ math] y [math] \ hat {L_z} [/ math] (que son el momento angular total y el componente z de él respectivamente) en el el estado fundamental nos daría cero, ya que el momento angular del electrón es cero. Este es de hecho el orbital 1 del átomo.

Esto no es absolutamente ninguna catástrofe, y de hecho es el estado más preferido para un átomo de hidrógeno aislado.

El problema surge cuando intentas pensar en los electrones como partículas que giran alrededor de un átomo. ¡Esto simplemente no es verdad!

La función de onda del átomo [matemática] \ psi (x) [/ matemática] es la cantidad que tiene toda la información requerida sobre el átomo de hidrógeno. Hacer [math] | \ psi (x) | ^ 2 [/ math] nos da una cantidad llamada densidad de probabilidad, que luego nos dice la probabilidad de encontrar un electrón en alguna posición x .

Obtenemos la forma de esta función [math] \ psi (x) [/ math] al resolver la ecuación de Schrodinger para el átomo de hidrógeno, que nos da todos estos resultados. La ecuación es:

[matemáticas] (- \ frac {\ hbar ^ 2} {2m} \ nabla ^ 2 – \ frac {e ^ 2} {4 \ pi \ epsilon_0 r}) \ psi (r) = E \ psi (r) [ /matemáticas]

Resolver esta ecuación es bastante sencillo en las coordenadas esféricas, y explica muy bien el espectro de hidrógeno.

Como puede ver, no tenemos ningún problema con un estado que no tiene momento angular. Esto junto con algunos otros orbitales atómicos se puede ver a continuación:

Fuente de imagen.

Deje de intentar visualizar los electrones como partículas que giran alrededor del núcleo y, en su lugar, trate de pensar en el átomo completo como una función de onda, que nos dice la probabilidad de encontrar el electrón en un punto.

Espero que esto aclare algo de la confusión.

Ok, solo para responder de manera clásica para que puedas entender, lo que sucederá es que el electrón será atraído hacia el núcleo y chocará contra él como lo habías hecho en tu última pregunta. En este caso no hay momento angular para conservar. Pero en realidad esta respuesta es mala. Incluso sin considerar la mecánica cuántica, es malo desde el punto de vista electrodinámico. De hecho, fue la incapacidad de combinar tanto la electrodinámica como la mecánica del electrón lo que dio origen a la mecánica cuántica, aunque incluso eso no tuvo en cuenta todos los detalles hasta que llegó la teoría del campo cuántico. Pero al final, es solo un modelo. Es solo una comprensión clásica de la mecánica que falla cuando tratamos con electrones donde la mecánica cuántica se mantiene y el modelo clásico ya no puede tener en cuenta lo que observamos. Así que mi respuesta anterior se dio sabiendo que a partir de la historia de sus preguntas, está más desconcertado porque la mecánica clásica explica el movimiento de la órbita. Para enmarcar mejor su pregunta a este respecto, le sugiero que pregunte qué sucederá si la tierra deja de girar alrededor del sol. Entonces, toda esta jerga cuántica y electrodinámica no entrará en juego.

¿Qué pasará si el electrón en un átomo permanece estacionario?

Los electrones no pueden detenerse en el sentido de que estás pensando. Estás imaginando a los electrones como pequeñas bolas que orbitan el núcleo de la misma manera que la Luna orbita a la Tierra, donde en cualquier momento, el electrón tiene una posición definida. Eso no es exactamente lo que está pasando.

Los electrones en un átomo son campos distribuidos a lo largo de sus orbitales. Si quieres imaginar un electrón en un átomo de hidrógeno, imagina esto:

El electrón es la neblina amarilla.

Por lo tanto, no tiene sentido preguntar “¿y si se detuviera?” Porque nunca se movía de la forma en que estaba pensando.

Si supone que el movimiento en un campo central es movimiento con dos grados de libertad (es decir, de acuerdo con el formalismo lagrangiano), entonces la forma correcta de cuantizar el movimiento es n = (nr + 1/2) + (ℓ + 1/2) . Por lo tanto, incluso el electrón s tiene un momento angular, por lo que supongo que “gira”, sin embargo, hay una trampa: sigue el movimiento ondulatorio y una de las peculiaridades del movimiento ondulatorio es que la fase es circular. Entonces, si bien hay un movimiento angular en un orbital s, en un período dado va en ambos sentidos, por lo que su campo magnético debido a la “rotación” se cancela. Sí, raro. La idea de que no tiene movimiento angular simplemente desafía el Principio de Incertidumbre: si lo tuviera, su movimiento sería una línea recta, y eso tendría una incertidumbre angular cero y un momento angular cero.

Entonces, si los electrones detuvieran el movimiento angular, dejarían de obedecer a cualquiera de nuestra física conocida. Lo que sucede cuando se aplican condiciones imposibles es imposible de responder.

Si un electrón en el átomo de hidrógeno se vuelve estacionario, es decir, si su velocidad es 0, habrá un momento bien definido que también será 0.
Según el principio de incertidumbre, si la incertidumbre en el momento es 0 (es decir, que está bien definida), entonces la incertidumbre en la posición es INFINITA.
Por lo tanto, el átomo no existirá .
Esto significa literalmente que aunque el electrón no se mueve, podría estar EN CUALQUIER LUGAR.

No puede.

Primero: los electrones no giran realmente.

Tienen que seguir el principio de falta de certidumbre de Heisenberg: cuanto más exacta se determina la posición, menos exacto es el impulso. Si un electrón decidiera sentarse en el núcleo, la posición se determinaría con mucha precisión y, por esta razón, el momento es muy indeterminado. Pero esto significaría una alta energía cinética. Entonces el electrón se conforma con un compromiso. Hay electrones con momento angular cero.

Luego está el principio de exclusión de Pauli. Esto obliga a algunos electrones a adquirir un momento angular. Si no adquirieran el momento angular, tendrían que estar más lejos del núcleo.

No puede

Una vez que su energía cae por debajo de la necesaria para escapar del núcleo, el electrón se une a él. Al nivel mínimo de energía que puede persistir durante una cantidad de tiempo no trivial, el electrón tiene un momento no trivial y, por lo tanto, no puede ser estacionario en el sentido clásico de esa palabra.

Sucede que los científicos usan el término “estado estacionario” para referirse a las soluciones de las ecuaciones de estado del átomo en las que el comportamiento del electrón es independiente del tiempo. Usando esa definición de estacionario, todos los electrones que están asociados con una molécula (no solo un átomo) son estacionarios, simplemente no tienen momento cero.

No está girando de todos modos.

El electrón está atrapado en forma orbital y se mueve al azar al interior.

El impulso mecánico en el electrón nunca es suficiente para saltar a través de una protuberancia entre dos orbitales en cualquier dirección. La carga de electrones se escapa dentro de la forma orbital para que el átomo nunca irradie. Si el electrón deja de moverse, nada cambiará.

Parece que incluso en conexión covalente el movimiento mecánico de electrones no importa mucho.

Recientemente se hizo en un experimento: el electrón se colocó cuidadosamente en protones usando el congelador nanoKelvin. Nada dramático sucedió. (Extrañamente, la carga de electrones no era detectable, solo la carga “+” del protón era detectable)

Básicamente, hasta ahora no sabemos si los electrones giran seguramente alrededor del núcleo o si están distribuidos uniformemente alrededor del núcleo, refutando que son partículas. Básicamente, lo que creo es que los electrones son la ilusión creada por las ondas electromagnéticas que es posible. Creo que deberías esperar tu respuesta final hasta que Hitachi haga el microscopio electrónico más poderoso del mundo en China. A partir de ahí, podrán acercarse al nivel atómico. Entonces, lo que podemos hacer es esperar y observar.

Aunque su pregunta no es clara; Trataré de responderlo;

Una cosa, puedo decir, acerca de cuándo los electrones dejan de moverse es que su entalpía podría reducirse o (sin entalpía)
Esto solo puede considerarse, ya que esta hipótesis aún no se ha descubierto.

Sin embargo, no se han realizado pruebas prácticas hasta la fecha, según las teorías, si los electrones dejan de moverse, alcanzarán el estado cuántico más bajo, se concentrarán en sólidos y podrían dar lugar a una nueva forma de materia.

Si los electrones dejan de girar alrededor del núcleo, entonces las fuerzas electrostáticas de atracción atraerán a los electrones hacia el núcleo. Entonces, el átomo colapsará.

Un electrón giratorio transformaría el átomo en una estación de radio en miniatura, cuya producción de energía sería a costa de la potencia.