¿Cómo se "mueve" un electrón en un $s$ -¿orbital?

Question

He leído múltiples respuestas en StackExchange sobre esta cuestión, pero no he podido encontrar una respuesta concreta. Al igual que otras preguntas, la razón por la que pregunto sobre el $s$ -orbital es porque tiene un momento angular orbital nulo. Pero, ¿la implicación de tener un momento angular cero no está clara? En algunas respuestas se habla de distribuciones de probabilidad, pero la pregunta es cómo puede haber múltiples lugares para un electrón, si no puede moverse. He leído otra respuesta que dice que el electrón pasa a través del núcleo o se curva alrededor de él como una onda. Agradecería si alguien pudiera dar una resolución a esta pregunta.

Answer 1

Para mí la implicación física del momento angular cero es que la distribución de probabilidad del electrón es esféricamente simétrica. En el nivel más profundo, la propiedad del momento angular en la mecánica cuántica describe cómo algo se transforma bajo rotaciones (ver Teorema de Noether ). Aunque se trata de una propiedad bastante abstracta, en el caso de los orbitales de los electrones se relaciona con algo extremadamente concreto y susceptible de ser visualizado: a saber, la forma de la distribución de probabilidad angular .

Cualquier interpretación basada en conceptos clásicos está condenada a fracasar en algún momento. En este caso, la confusión surge al imaginar que el electrón está en un determinado "lugar", o que se "mueve". La única descripción realmente útil del electrón que se ha encontrado es la función de onda cuántica, y su correspondiente distribución de probabilidad.

Answer 2

Los electrones son partículas elementales. Las partículas elementales son entidades mecánicas cuánticas, y sus interacciones se describen muy bien mediante soluciones de ecuaciones diferenciales mecánicas cuánticas. Los orbitales son la descripción matemática de estas soluciones.

Las partículas elementales no son partículas en el sentido de una bola de billar, con una trayectoria específica (x,y,z). No se mueven en las soluciones de los problemas de mecánica clásica. Por eso se llaman orbitales y no órbitas. Tienen un lugar en el espacio descrito por una función de probabilidad que es igual al cuadrado de la función de onda de la solución.

Han medido orbitales de hidrógeno con un ingenioso microscopio , por lo que los electrones no están en órbita, sino en una distribución en el espacio

Distancias atómicas como en la imagen, son del orden de 10^-10 metros, el protón en la imagen se localiza en diámetros de 10^-15 metros . Como se trata de volúmenes, la distribución de probabilidad del estado S sí pasa por el lugar donde está el protón , con una probabilidad de interacción muy pequeña. En ese punto hay que resolver el problema con la segunda cuantización, ya no la simple de Schroedinger . Existen estudios de esto.

El caso del positronio , que tiene soluciones similares a las del hidrógeno, y vive un tiempo y luego se aniquila es una prueba experimental del paso del estado S por el centro del potencial.

También se observa la captura de electrones del estado S en núcleos ricos en protones .