Luché por entender esto en física universitaria. Se me ocurrió una forma de entenderlo que me ayudó. Déjame pasarlo y espero que también te ayude. Si bien obtuve una A en física 404, eso no me califica tanto como algunos otros que intervinieron. Presento esto solo como un medio para comprender la pregunta que plantea. Si tergiverso algo de eso, ¡espero que los físicos reales me corrijan!
Una nota al margen antes de comenzar: la culminación de esa clase fue una sesión de una hora completa que comenzó en el pizarrón delantero, luego en el sentido de las agujas del reloj hasta el final de la sala, en la que aprendimos a derivar [matemáticas] E = mc ^ 2 [/ matemáticas ] de ecuaciones básicas. No puedo describir lo emocionante que fue eso.
OK, el baloncesto es el núcleo y los electrones son pelotas de ping pong. El modelo está equivocado. Las “órbitas” no son las pelotas de ping pong que rodean el núcleo. Todas las partículas subatómicas son diferentes disposiciones de quarks. ¿Y qué son los quarks? Nuestras mentes quieren volver a imaginar pelotas de béisbol. Ambos modelos no logran describir la relación electrón-núcleo. ¿Por qué menciono los quarks? Porque LOS ELECTRONES SON MUCHO COMO QUARKS. Son partículas SUB-subatómicas. En la tabla periódica de partículas elementales, ahora llamada “modelo estándar”, los electrones pertenecen a la familia Lepton, justo al lado de los muones y los neutrinos. En esa tabla 4 × 4 + 1, ¿sabes qué más encuentras además de los quarks? Fotones! Observar:
- ¿Cuál es la estabilidad de un átomo?
- ¿Es un electrón un sólido? Si es así, ¿tiene un punto de fusión?
- ¿Cómo adquieren carga los electrones y los protones?
- ¿Un átomo de hidrógeno lleva un neutrón?
- Hay tantos átomos en el mundo, y en ningún átomo el electrón saltó de sus órbitas o cayó al núcleo. ¿Por qué?
(Ilustración de los comunes de Wikpedia)
Como los fotones demuestran tan bien, las especies subatómicas pueden comportarse como ondas y partículas. De hecho, toda la materia / energía puede, pero en este nivel la función de onda es mucho más fácil de observar. Por lo tanto, los electrones tienen características de onda y partícula, pero a diferencia de los fotones, también transportan mucha energía en forma de carga. Y tienen muy poca masa. Así que pienso en los electrones no como pelotas de ping pong sino como señales de radio.
Bien, ahora volvamos a nuestro átomo. Entonces estamos flotando sobre el núcleo, como una nave espacial estableciendo órbita. Nunca intentaríamos localizar físicamente nuestra propia señal de radio, solo diríamos “Houston, tenemos un problema”. Nuestra señal de radio es más fuerte en algunos lugares y más débil en otros, pero puedes escucharla en todo el planeta (OK la metáfora se rompe aquí, pero llamémosla una superradio).
Esta metáfora también me ayuda a recordar las propiedades químicas impartidas por la estructura atómica. En lugar de “capas orbitales” que se correlacionan con filas en la tabla periódica, imagino canales de radio dentro de diferentes anchos de banda en órbitas progresivamente más altas. Entonces, solo hay dos canales LF en órbita terrestre baja, 8 MF en órbita media (satélite GPS terrestre), la órbita Clarke también tiene 8 canales VHF, la órbita terrestre alta tiene 14 en el rango UHF, la órbita lunar también tiene 14, y así en. La parte superior de los anchos de banda, por cierto, es THF, o “tremendamente alta frecuencia”. A mí me suena a “velocidad ridícula”. Har har.
OK, volviendo al punto. En resumen, los electrones no son solo partículas subatómicas. Son el siguiente nivel debajo de eso, partículas elementales, justo allí con quarks y fotones. Por lo tanto, tienen más propiedades de onda que de partícula. No pienses en ellas como pelotas de ping pong, piensa en ellas como señales de radio. Entonces ocupan todo el volumen entre su “órbita” y el núcleo.
Espero que eso ayude.
Scott
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