Почему электрон не падает на ядро
Перейти к содержимому

Почему электрон не падает на ядро

  • автор:

Почему электроны в атоме не попадают в ядро?

Электроны — это не маленькие шарики, которые могут упасть в ядро ​​под действием электростатического притяжения

Автор: ab-news Дата 6.06.2021

Электроны в атоме

Электроны в атоме действительно попадают в ядро. Фактически, электроны в s- состояниях стремятся достичь пика на ядре. Электроны — это не маленькие шарики, которые могут упасть в ядро ​​под действием электростатического притяжения.

Скорее, электроны — это квантованные волновые функции, которые распространяются в пространстве и иногда могут действовать как частицы ограниченным образом. Электрон в атоме распространяется согласно своей энергии. Состояния с большей энергией более разбросаны. Все электронные состояния перекрываются с ядром, поэтому концепция «падения» или «входа» электрона в ядро ​​не имеет смысла. Электроны всегда частично находятся в ядре.

Если предполагалось задать вопрос: «Почему электроны в атоме не локализуются в ядре?» тогда ответ по-прежнему «они это делают». Электроны могут локализоваться в ядре, но для этого требуется взаимодействие. Этот процесс известен как «захват электронов» и является важным способом радиоактивного распада.

При захвате электрона он поглощается протоном в ядре, превращая протон в нейтрон. Электрон начинается как обычный атомный электрон, с его волновой функцией, распространяющейся через атом и перекрывающейся с ядром.

Со временем электрон вступает в реакцию с протоном через его перекрывающуюся часть, коллапсирует в точку в ядре и исчезает, когда становится частью нового нейтрона. Поскольку в атоме теперь на один протон меньше, захват электронов — это тип радиоактивного распада, при котором один элемент превращается в другой.

Если предполагалось задать вопрос: «Почему локализации электронов в ядре происходит редко?», тогда ответ таков: требуется взаимодействие в ядре, чтобы полностью локализовать электрон там, и электрону часто не с чем взаимодействовать.

Электрон будет реагировать с протоном только в ядро посредством захвата электрона, если в ядре слишком много протонов. Когда протонов слишком много, некоторые из внешних протонов слабо связаны и более свободны для взаимодействия с электроном.

Но большинство атомов не имеют слишком много протонов, поэтому электрону не с чем взаимодействовать. В результате каждый электрон в стабильном атоме остается в своей форме расширенной волновой функции.

Каждый электрон продолжает «течь» внутрь, наружу и вокруг ядра, не находя в ядре ничего, с чем можно было бы взаимодействовать, что разрушило бы его внутри ядра. Это тоже хорошо, потому что, если бы захват электронов был более распространен, материя не была бы стабильной, а коллапсировала бы до горстки ядер.

почему отрицательно заряженные электроны не падают на положительно заряженное ядро, а само ядро — не распадается?

Электрон не падает на ядро, потому что его волновая функция больше размеров ядра. Если у электрона центрально-симметричная волновая функция и ядро имеет достаточный заряд, то электрон может упасть на ядро. На самом деле это не совсем падение, а скорее запихивание волновой функции электрона в размер ядра.
см вики Электронный захват.

Остальные ответы
Потому что у электрона собственное магнитное поле имеется. Отталкивается магнитным полем.

1.
Электрон в основном состоянии в атоме имеет энергию величиной меньше одного кванта энергии. Поэтому забрать эту энергию у электрона никак нельзя. Поэтому у электрона в атоме всегда есть некоторая минимальная энергия, которая не позволяет ему упасть на ядро, так как на ядре электрон будет иметь меньшую энергию.

Аналогия.
Если из кошелька можно забирать деньги только кратно целому числу рублей, то если в кошельке осталось 60 копеек, то забрать их уже никак невозможно, так как если от 60 коп. отнять 1 руб., то должно в кошельке остаться (-40) коп., что невозможно.

2.
Положительно заряженные протоны в атомном ядре удерживает сильное взаимодействие (ядерные силы). Эти силы короткодействующие. Поэтому начиная с урана в периодической таблице Менделеева, все ядра следующих элементов уже не стабильные, протоны уже не удерживаются в ядре.

Дело в том, что электростатические силы отталкивания протонов дальнодействующие. Поэтому, когда ядро очень большое, то кототкодействующие ядерные силы уже неспособны удержать отталкивающиеся протоны около друг друга.

ВладиславОракул (60451) 4 года назад

Уран — не первый радиоактивный элемент. Вроде с полония начинается. Если не считать технеция с прометием.

Amadeus Born Мыслитель (7454) Начинается всё с изотопа водорода — тритий. У каждого элемента есть радиоактивные изотопы с избыточным числом нейтронов. Это избыточное число нейтронов приводит к тому, что радиус ядра становится на столько большим для данного фиксированного числа протонов, что ядро выбрасывает из себя «лишние» нуклоны. А после урана уже нет стабильных изотопов. И кроме того, эти ядра трансуранов кардинально разваливаются на осколки, а не просто выбрасывают из себя 1 или несколько нуклонов.

Потому что структура атома вихрь с двумя осями вращения, т. е. это двойственная структура.

Условно — верхний вихрь ведет себя подобно циклону, т. е. вращается против часовой и внутрь себя, он же плюс, он же тепло, он же центробежная сила, он же Инь, он же протон (ядро), и так далее

Нижний вихрь ведет себя подобно антициклону, т. е. по часовой стрелке и из себя, он же минус, он же электрон, он же холод, он же центростремительная сила, она же Янь и так далее..
По центру нейтраль, нейтрон, она же стенка плоха магнита (хорошо)
Это для северного полушария Земли. В южном полушарии структура меняется на противоположную.

Поэтому электрон и не может упасть на протон, так как они существуют всегда вместе в союзе но в то же время в вечном противоборстве.

Источник: Новая физика

Тут всё, как в тумане. Существует гипотеза, что вселенная заряжена энергией (пока нет ответа, откуда). Эта энергия по большей части существует в виде хаотических электромагнитных полей и, в первом приближении, обладает свойствами газа, в том числе массой и давлением. Кажется, она и есть та самая «тёмная материя».

В галактике происходит круговорот тёмной материи. Она падает в центр, давление её там повышается, и в этом давлении становятся возможными устойчивые тороидальные формы электромагнитного поля (в народе — «частицы»). Эти частицы летят из центра галактики к её краям, где из-за малого давления снова распадаются в тёмную материю.

Планета Земля сейчас как раз находится на полпути между центром галактики и её краем. Поэтому здесь пока много «частиц», в том числе их сложных сочетаний в виде атомов и молекул. Но это не вечно.

По некоторым исследованиям за последние 100 лет число распадающихся радиоактивных атомов чуть выросло

Потому что он не в состоянии остановиться. Летает так же как Луна вокруг Земли. Только это гипотеза, никто не знает как там всё на самом деле.

Сначала электрону начали задавать такую скорость вращения вокруг ядра, чтобы уравнять центробежной силой силу Кулона между двумя зарядами (ядра и электрона). Батарейка нужна!
Потом Шредингер рассчитал модель атома, электроны которого представляли собой стоячие волны и поэтому электроны якобы не падали на ядро. Однако эти волны хорошо описывали единичный атом, а в твердом теле электроны не могли быть волнами, т.к. в металлах легко перемещались по зоне проводимости, в диэлектриках отвечали за связи с соседними атомами и только оставшиеся электроны связанные с ядром могли быть волнами.
В квантовой механике не учитываются размеры ядра и электрона. Они принимаются за точки. Наверное скорее всего размер ядра значительно больше электронного. При сближении ядра и электрона силовые линии будут все больше замыкаться на дальней от ядра стороне электрона
и все меньше будут замыкаться на ближней к ядру стороне электрона т.е. сила притяжения может стать равной силе отталкивания и электрон никогда не упадет на ядро. Размерный эффект однако. 🙂

Почему электрон не падает на ядро?

Почему электрон не падает на ядро? Постулируя стационарные состояния, теория Бора не объяснила, почему все-таки электрон, двигаясь ускоренно, не излучает и не падает в результате на ядро. Соотношение ΔpxΔx > h объясняет это обстоятельство. Падение электрона на ядро означало бы, очевидно, существенное уменьшение неопределенности его координаты: если до падения на ядро электрон был локализован в пределах атома, т.е. в области пространства, размеры которого порядка 10 -8 см, то после падения на ядро электрон должен будет локализоваться в области с линейными размерами меньше 10 -12 см. Более сильная локализация, как мы знаем, микрообъекта в пространстве связана с «размытием» его импульса, поэтому при падении на ядро среднее значение импульса электрона должно возрасти, для чего требуется затрата энергии. Получается, что нужно усилие отнюдь не для того, чтобы «удержать» электрон от падения на ядро, а совсем наоборот – нужно усилие, чтобы заставить электрон локализоваться в пределах ядра.

На примере нулевых колебаний осциллятора отмечалось, что микрообъект в потенциальной яме всегда имеет отличную от нуля минимальную энергию Е0. Величина Е0 зависит, в частности, от пространственных размеров ямы (от ее ширины а, определяющей степень пространственной локализации микрообъекта). Учитывая соотношения неопределенностей, легко сообразить, что

Если а уменьшается, то Е0 растет. При достаточно малом а энергия Е0 может стать больше глубины потенциальной ямы. Ясно, что в такой яме микрообъект вообще не реализуется.

Падение электрона на ядро соответствует уменьшению ширины потенциальной ямы от 10 -8 до 10 -12 см. При этом минимальная энергия должна возрастать – от 10 до 10 9 эВ (и больше). В результате минимальная энергия электрона оказывается на несколько порядков больше энергии связи нуклона в атомном ядре. Это значит, что в ядерной потенциальной яме электрон вообще не реализуется, так что никаким образом даже «насильно» нельзя его заставить локализоваться в пределах ядра.

Тем самым не только снимается «проблема падения электрона на ядро», но и решается другой принципиальный вопрос: в состав атомного ядра электроны не входят.

Почему электрон не падает на ядро

LiveJournal

Войти

Нет аккаунта? Зарегистрироваться

Авторизуясь в LiveJournal с помощью стороннего сервиса вы принимаете условия Пользовательского соглашения LiveJournal

Quizzing the Anonymous
Ignoramus et ignorabimus
Почему электроны на ядра не падают
20th-Nov-2013 06:48 pm

Какие читатели хорошие бывают! Не только любят и уважают учителей природоведения, но и знают, как модель атома Бора объясняет, что электроны на ядра не падают.

В вопросе «почему электроны не падают на ядра» не упоминается про то, что речь идет исключительно об одноэлектронном атоме. Модель атома Бора (и старая квантовая механика в целом) ничего не говорит о стабильности многоэлектронных атомов и молекул. То, что «падения» не происходит в одноэлектронном атоме не гарантирует то же самое про другие системы. Если вы знатоки старой квантовой теории и взялись помогать учителям природоведения, то доведите свои рассуждения до конца. Мне, например, доказательства общего положения неизвестны.

P.S. Моделью Бора можно неплохо описывать синглетные и триплетные состояния простых двухатомных молекул. Обнаружили, это, правда, только в 2005-м, но лучше поздно, чем никогда. Построение довольно лобовое:

Работает немногим хуже первоначальной теории ГЛ о химической связи. По построению электроны гарантированно не падают на ядра (ура!), но сама модель далека по духу от квантования адиабатических инвариантов. Нечто подобное я видел сделанное для H2+ иона, но в более изощренном варианте. Идея была в том, чтобы квантовать не сами интегралы, а их сумму:

Если немного подкрутить модель Бора для многоэлектронных атомов, то можно получить для них решения лучше, чем Хартри-Фок

Наверно, этим занимались бы лет двадцать-тридцать, не придумай Шредингер свое уравнение. Догадаться, как сделать даже эту малость со старой квантовой механикой — непросто. Пирсон — корифей квантовой химии, член Национальной Академии, Хершбах — к тому же нобелевский лауреат. Перед вами гораздо более сложная задача. Надо создать то, что у Бора не вышло: работающую общую теорию многоэлектронных систем. После этого дело за малым: доказать в общем случае стабильность всех электронных орбит.

=== PPS. Поскольку у меня нет желания дискутировать на тему, что стабильность многочастичных кулоновских систем в (новой) квантовой механике объясняется самосопряжением гамильтониана, фазами Луны, и т. д., комментаторам рекомендуется к прочтению

Кстати, почему один по себе принцип неопределенности Гейзенберга не объясняет стабильности атома (как утверждают выданные гуглом сливки интернета) написано на стр. 554-555 оного сочинения, часть I.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *