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¿Por qué no los electrones chocar con los núcleos de la "órbita"?

Estoy teniendo problemas para entender a los simples "planetaria" modelo del átomo que me enseñaron en mi curso de química.

En particular,

  1. Yo no puedo ver cómo un electrón, de carga negativa puede permanecer en "órbita" alrededor de un núcleo con carga positiva. Incluso si el electrón en realidad orbita alrededor del núcleo, no se que órbita, finalmente, las caries?
  2. Yo no puedo conciliar el rápido movimiento de los electrones requeridos por el modelo planetario con la forma en que los átomos se describe como la formación de enlaces. Si los electrones están enfocados a su alrededor en órbitas, ¿cómo de repente "stop" para formar enlaces.

Entiendo que ciertos aspectos de la mecánica cuántica fueron creados para abordar estos problemas, y que hay otros modelos de átomos. Mi pregunta aquí es si el modelo planetario en sí aborda estas preocupaciones de alguna manera (que me falta) y si estoy en lo correcto a ser incómodo.

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Fernando Briano Puntos 3704

Tienes razón, el modelo planetario del átomo no tiene sentido cuando uno considera las fuerzas electromagnéticas involucrados. El electrón en una órbita está acelerando continuamente y por lo tanto, irradien su energía y caer en el núcleo.

Una de las razones para "inventar" la mecánica cuántica era exactamente este enigma.

El modelo de Bohr fue propuesto para resolver esto, por el que se estipule que las órbitas eran cerradas y cuantificadas y que la energía no puede ser perdido, mientras que el electrón estaba en órbita, creando así la estabilidad del átomo para formar sólidos y líquidos. También explicó las líneas observadas en los espectros de átomos excitados como las transiciones entre las órbitas.

Si estudio en la física, usted aprenderá acerca de la mecánica cuántica y los axiomas y postulados que forman las ecuaciones cuyas soluciones dar cifras exactas de lo que fue un primer adivinar en un modelo del átomo.

La mecánica cuántica es aceptado como el nivel subyacente de todas las fuerzas físicas en el nivel microscópico, y a veces se puede observar macroscópicamente, como con la superconductividad, por ejemplo. Macroscópico fuerzas están limitando los casos de las verdaderas fuerzas que reinan microsopically.

60voto

Joe Liversedge Puntos 2134

Yo no puedo ver cómo un electrón, de carga negativa puede permanecer en "órbita" alrededor de un núcleo con carga positiva. Incluso si el electrón en realidad orbita alrededor del núcleo, no se que órbita, finalmente, las caries?

Sí. Lo que has dado es una prueba de que el clásico, el modelo planetario del átomo de falla.

Yo no puedo conciliar el rápido movimiento de los electrones requeridos por el modelo planetario con la forma en que los átomos se describe como la formación de enlaces. Si los electrones están enfocados a su alrededor en órbitas, ¿cómo de repente "stop" para formar enlaces.

A la derecha. Hay incluso más simple objeciones de este tipo. Por ejemplo, el modelo planetario de hidrógeno estaría confinado a un avión, pero sabemos que los átomos de hidrógeno no son planas.

Mi pregunta aquí es si el modelo planetario en sí aborda estas preocupaciones de alguna manera (que me estoy perdiendo)[...]

No, el modelo planetario, es simplemente incorrecto. El modelo de Bohr, que fue un temprano intento de revisión de la modelo planetario, también está mal (por ejemplo, se predice un plano átomo de hidrógeno con un valor distinto de cero momentum angular en su estado fundamental).

La mecánica cuántica resolución de este problema puede ser abordado en una variedad de niveles de matemáticos y físicos de la sofisticación. Para un sofisticado discusión, ver este mathoverflow pregunta y las respuestas y referencias incluidas: http://mathoverflow.net/questions/119495/mathematical-proof-of-the-stability-of-atoms

En el nivel más simple, la resolución obras como esta. Hemos de abandonar por completo la idea de que las partículas subatómicas tienen bien definidas las trayectorias en el espacio. Tenemos la relación de de Broglie $|p|=h/\lambda$ donde $p$ es el impulso de un electrón, $h$ es la constante de Planck, y $\lambda$ es la longitud de onda de los electrones. Vamos a limitarnos a una sola dimensión. Supongamos que un electrón está confinado a una región del espacio con una anchura $L$, y no son impenetrables paredes en ambos lados, por lo que el electrón tiene probabilidad cero de ser fuera de este unidimensional "caja". Este cuadro es un modelo simplificado de un átomo. El electrón es una onda, y cuando es confinado a un espacio como este, es una onda estacionaria. El patrón de onda estacionaria con la longitud de onda más larga posible ha $\lambda=2L$, que corresponde a una superposición de dos ondas que viajan con ímpetus $p=\pm h/2L$. Esta máxima longitud de onda impone un mínimo en $|p|$, que corresponde a un mínimo de la energía cinética.

Aunque este modelo está mal en detalle (y, de hecho, está de acuerdo con la descripción real del átomo de hidrógeno aún más pobre que el modelo de Bohr), tiene los ingredientes en el mismo para explicar por qué los átomos no se derrumbe. A diferencia del modelo de Bohr, tiene el derecho conceptuales ingredientes para poder ser generalizada, ampliado y hecho más rigurosa, que conduce a una completa descripción matemática del átomo. A diferencia del modelo de Bohr, deja claro lo que es fundamentalmente pasando: cuando nos confinan a una partícula a un pequeño espacio, se consigue un menor límite de su energía, y por lo tanto una vez que está en el patrón de onda estacionaria con esa energía, puede que no se colapse; ya en el estado de menor energía posible.

38voto

arfon Puntos 829

El tratamiento de los electrones como ondas se ha combinado con armónicos esféricos (imagen de abajo) para formar la base de una comprensión moderna de cómo los electrones "órbita".

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Ajustes a la armónica esférica ecuaciones diferenciales de los rendimientos de la ecuación de Schrödinger, que produce los modelos aceptados de electrones orbitales estructuras:

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El único elemento para el que la ecuación de Schrödinger se puede resolver de forma exacta (aproximación es necesario para el resto) es el Hidrógeno:

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Estos modelos predicen esencialmente cero probabilidad de que un electrón va a entrar en el núcleo de la mayoría de los orbitales. En los orbitales donde hay alguna vez que un electrón pasa tiempo en el núcleo se cree para ser energéticamente desfavorable para el electrón que se unen a la del protón. Si los electrones eran meramente punto de cargos que esto no sería posible, pero la ola de la naturaleza de los electrones crea fenómenos tales como la Pauli-principio de exclusión de que predecir lo contrario.

25voto

DEfusion Puntos 2793

Brevemente,

  1. La Bohr--modelo planetario no realmente abordar estas cuestiones.

Bohr, un genio, afirmó que los fenómenos a nivel atómico, fueron una combinación de estacionariedad mientras se está en una órbita, y discretos saltos cuánticos entre las órbitas. Era un postulado que se produjo algún tipo de acuerdo con el experimento y fue muy útil para el futuro desarrollo de la mecánica cuántica únicamente porque se metió a la gente a pensar acerca de estacionariedad y discreto.

2 es totalmente inútil para la discusión de los enlaces químicos. Tiene usted toda la razón para estar incómodo con ella.

3 sería estirar un punto, pero se podía ver la Mecánica Cuántica de Heisenberg y de Schroedinger como la única manera de salvar el modelo planetario de Bohr, por fin dar con una explicación de la estacionariedad de un electrón del estado (pero ya no es considerado como " órbita ") en el núcleo y una explicación de saltos discretos como una respuesta a las perturbaciones del exterior. Pero para ello era necesario ver el electrón más como una onda y por lo tanto no tener ningún ubicación definitiva a lo largo de la órbita.

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