El principio de incertidumbre de Heisenberg implica que no es posible calcular la posición y velocidad de un cuerpo al mismo tiempo con precisión. Los electrones siguen este principio, ya que sus orbitales son solo probabilidades dónde pueden ocurrir. Pero en el caso de los protones, somos una especie de certeza acerca de su posición en el átomo. Así que no deberían tener un muy, muy, muy de alta velocidad para equilibrar la certeza en la posición?
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Chrisii
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Utiliza el principio de incertidumbre de Heisenberg para relacionar la incertidumbre en la posición $x$ a la incertidumbre en la velocidad de $v$.
Sin embargo, la versión cuantitativa de este principio, de hecho es
$$\Delta x\cdot\Delta p\geqslant\tfrac12\hbar $$
donde $\Delta x$ es la incertidumbre en la posición $x$ $\Delta p$ es la incertidumbre en el momento $p$.
Ciertamente, desde $$p=m\cdot v$$ o $$v=\frac pm$$ donde $m$ es la masa y $v$ es la velocidad, también puede utilizar el principio de incertidumbre para comparar la incertidumbre en la posición $x$ a la incertidumbre en la velocidad de $v$.
Sin embargo, la masa de un protón es $m_\mathrm p=1.672\,621\,898(21)\times10^{-27}\ \mathrm{kg}$, mientras que la masa de un electrón es sólo $m_\mathrm e=9.109\,383\,56(11)\times10^{-31}\ \mathrm{kg}$; es decir, un protón es de más de un millar de veces más pesado que un electrón.
Por lo tanto, dada la incertidumbre en la posición $x$ y la correspondiente incertidumbre en el ímpetu $p$ resultado en una menor incertidumbre en la velocidad de $v$ para el protón.
Swinders
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Pero en el caso de los protones, somos una especie de certeza acerca de su posición en el átomo.
Bueno, sí, tipo de seguro. La noción misma de la geometría molecular surge en el Born-Oppenheimer aproximación. Los núcleos son mucho más pesados que los electrones, de modo que a la hora de resolver la ecuación de Schrödinger electrónica que puede ser asumido para ser estacionaria. Esto viola claramente el principio de incertidumbre ya que conocer de forma precisa la posición (lo que sea) y el impulso (cero por supuesto) de cada núcleo simultáneamente. Pero la cosa es que cuando vamos a resolver la ecuación de Schrödinger electrónica núcleos son tratados como clásica de partículas, por lo que todo está bien. Tipo de bien, quiero decir.
Así que no deberían tener un muy, muy, muy de alta velocidad para equilibrar la certeza en la posición?
No, por el contrario, los núcleos se supone que para ser perfectamente inmóvil clásica de partículas. Ese es el truco. Y esta es, por supuesto, una descripción aproximada de la realidad que por lo general funciona bien, aunque.
