¿Cómo se superponen las nubes electrónicas de átomos?

Algunas personas de la Mecánica Cuántica te hacen creer que los electrones no giran alrededor del núcleo porque creen firmemente que el electrón no es una partícula porque es probabilístico y puede estar en Alpha Centauri y en el núcleo al mismo tiempo hasta que lo detectes. .

Para disipar esta basura, considere las aspas de un ventilador en la posición de apagado. Son sólidos y puedes ver cada hoja sucintamente. Enciéndalo y la imagen de cada cuchilla se extenderá por todo el radio de rotación para que pueda ver a través de ellas. El electrón es igual. Debido a que gira alrededor del núcleo a velocidades enormes (~ 10% de la velocidad de la luz), parece extenderse por todo el caparazón; sí, los electrones ocupan capas distintas como se describe en la ecuación de onda de Schroedinger que produce las probabilidades del electrón.

Las capas de electrones están físicamente separadas y esto se logra mediante la repulsión mutua entre los electrones de las diferentes capas: la mecánica cuántica no considera esto, ya que solo ven probabilidades. También afirman que los quarks negativos no contribuyen al potencial de los electrones de la capa. Pues lo hacen. Hay una escuela de pensamiento que calcula que los depósitos o incluso los orbitales (subcapas) están determinados por el equilibrio de fuerzas entre las cargas negativas y positivas en el núcleo y las negativas en los orbitales. Los quarks negativos son los que evitan que los electrones caigan en el núcleo.

En la captura de electrones hay suficientes cargas positivas en el núcleo para vencer las fuerzas repulsivas para permitir que un electrón caiga en el núcleo, reduciendo así la carga positiva en el núcleo, restaurando así el equilibrio. Debido a que los electrones de la capa son partículas cargadas, cuando se mueven, generan un campo magnético que ayuda a aplicar el Principio de Exclusión de Pauli. La ecuación de onda no puede.

Echa un vistazo a The One Force of Nature, un libro electrónico de David Simmons para obtener una explicación más completa y una teoría alternativa de todo.

La ‘nube de electrones’ es una forma de visualizar la estructura orbital de un átomo, pero puede ser un poco engañoso, porque puede sentir que entendemos cómo es un átomo sin realmente darnos una comprensión real.

En este sentido, creo que Bohr tenía toda la razón cuando dijo que “cuando se trata de átomos, el lenguaje solo se puede usar como en la poesía”. Debemos entender que las descripciones que damos son imágenes e imaginación, no descripciones. Esto es cierto de la frase ‘nube de electrones’.

Personalmente, encuentro más útil la metáfora de una onda estacionaria aquí, porque sabemos lo que hacen las ondas … se combinan e interfieren. La nube de electrones es una onda estacionaria formada por el electrón (que, recuerde, es una onda además de una partícula) y su imagen es solo la imagen de la intensidad de esa onda en diferentes puntos alrededor del átomo. Imagine una pelota hecha de un material blando (en mi contexto cultural diría “gelatina” pero puede usar su sustancia de elección … algo que se mueva. La pelota puede moverse de muchas maneras, algunas de las cuales serán ondas estacionarias). por ejemplo, podría moverse verticalmente, con la parte superior moviéndose hacia afuera a medida que la parte inferior se movía hacia adentro y viceversa, con el centro permaneciendo mayormente en un solo lugar. al mismo tiempo) obtendrías algo parecido a esto:

Esto se llama p-orbital, y el tamaño de las oscilaciones es la probabilidad de encontrar el electrón en ese punto (bueno, el cuadrado del tamaño). Entonces, la primera imagen muestra la onda (o la esfera con desplazamientos coloreados) y la segunda muestra dónde los desplazamientos son grandes o pequeños (por lo que la ‘cintura’ es pequeña). La cuadratura de la amplitud da la imagen familiar de la nube de electrones para un p-orbital. Espero que vean cómo esta imagen de nubes de electrones corresponde a la imagen de onda.

Ahora … ¡sabemos lo que sucede cuando las olas se superponen! Interfieren! Y lo mismo sucede con las ondas de electrones. Los dos patrones de onda se combinarán para crear un nuevo tipo de patrón … y cuando ese patrón sea estable, obtendrá un nuevo tipo de onda estacionaria = nube de electrones. Esto se llama “hibridación” y el nuevo tipo de patrón de onda se llama “enlace”. Puede ver esto en la siguiente imagen del artículo de Wikipedia sobre orbitales híbridos:

Las imágenes superiores son los orbitales regulares / nubes de electrones. Los que están en la parte inferior muestran las ondas combinadas / nubes de electrones cuando combina dos patrones s, o dos patrones p de diferentes maneras (de lado a lado o de extremo a extremo, básicamente). ¡Hay muchas otras cosas que puedes conseguir! Y, por supuesto, la imagen completa es bastante más compleja e interesante, pero espero que esto te dé la idea básica …

TL / DR: las funciones de onda se combinan para formar un nuevo tipo de configuración y un nuevo tipo de ‘nube de electrones’.

cuando dos átomos se unen para formar un enlace, hay una nube electrónica sobre vueltas. esta superposición se explica por el fenómeno llamado hibridación.

Cada capa atómica tiene su estado de hibridación. supongamos que dos átomos de carbono tienen que formar un enlace covalente. esto se crea por hibridación de orbitales atómicos.

El carbono tiene cuatro electrones en su capa más externa y requiere cuatro más para completar su configuración.

En la hibridación, los orbitales 1s y 3p pasan al estado de hibridación int y forman una nueva forma que es la mezcla de esférica y con mancuernas y da como resultado media mancuerna y una pequeña esférica. entonces cuatro de estos dos átomos ahora tienen la misma forma y ahora se superponen y forman un nuevo enlace covalente.

Sí, se superponen, no hay ningún problema con eso, además, los electrones pueden incluso atravesar el núcleo del átomo sin ningún problema, aunque esa probabilidad es bastante pequeña.

Si deja de pensar que los electrones (e incluso el núcleo) son bolas, entonces es fácil ver cómo sucede esto.

Solo mira el cielo, y encontrarás muchas nubes superpuestas, lo mismo está aquí.

¡Y no hay razón para que choquen, ya que no son bolas en primer lugar!