Павел Рожков
ноябрь 2018.
215

Может ли электрон, вращающийся в атоме, упасть на ядро атома под действием каких-либо сил (Отталкивание от других электронов и т.д.)?

Ответить
Ответить
Комментировать
0
Подписаться
2
3 ответа
Поделиться

Ответ: Может, но сначала вопрос необходимо переформулировать — Может ли электрон в составе атома упасть на ядро. Дело в том, что атом это квантовая система, которая в своем основном состоянии описывается в рамках квантовой механики. Электрон в атоме описывается волновой функцией, полученной решением уравнения Шрёдингера для данного атома. Состояние электрона задаётся четырьмя квантовыми числами (для деталей сюда). 

Понятие вращения или тем более траектории электрона в атоме запрещено принципом неопределённости Гейзенберга. Но можно конечно любителям рассмотреть грубое классическое приближение с вращением электрона в атоме и тогда из законов кинематики получится, что электрон должен вращаться в атоме с орбитальной скоростью ~10000000000000000 (или ~10¹⁶) оборотов в секунду. Представить себе такое невозможно и проще согласиться с формализмом  Шрёдингера, где квадрат модуля волновой функции электрона имеет смысл плотности вероятности нахождения электрона в единице объёма в окрестности заданной точки трехмерного пространства. 

Осталось малость — рассчитать вероятность электрону из ближайшей к ядру орбитали оказаться в пределах объёма ядра. Если эта вероятность значима, то электрон захватится протоном ядра и трансформируется в нейтрон с одновременным излучением электронного нейтрино. В физике элементарных частиц это записывается слабой реакцией: p + e ⟶ n + ν. Поскольку число протонов в ядре при электронном захвате уменьшится, этот процесс превратит ядро одного химического элемента в ядро другого элемента.  Подробности об электронном захвате ядра, а они достаточно интересны, можно найти здесь.

В вопросе спрашивается и о силах, действующих в атоме: —  Отрицательно заряженные от рождения электроны удерживаются в атоме электростатическими силами притяжения положительно заряженного ядра. Фактором, благоприятствующим электронному захвату в атоме является большое число протонов в ядре.

10

Если классическую модель применить: электроны притягиваются к протонам электростатическими силами, которые уравновешиваются центробежными силами. Если скорость вращения (энергию) электронов уменьшить, то они притянутся к ядру и "упадут на него"? То есть если, например, охлаждать вещество, при абсолютном нуле электроны продолжают вращаться, или замедляются, или останавливаются и падают на ядро?

0
Ответить

Классическая модель атома не работает и нет такого понятия в атоме, как скорость движения электронов, траектория электронов или центробежное ускорение электронов. Электроны в атоме определяются только четырьмя квантовыми числами. Главное квантовое число определяет энергетический уровень электрона. Если атом в основном состоянии, квантовые числа электронов неизменны и от температуры не зависят. Таков мир атома — квантовой системы. Классическая модель атома это бесполезная игрушка. 

+3
Ответить
Ещё 1 комментарий

Всё было хорошо и понятно, пока не пришёл Эйнштейн и всё не испортил. Теперь никто ничего понять не может.

-1
Ответить
Прокомментировать

Только под действием гравитации. Например в пульсаре. Или в черной дыре. Там плотность материи столь высока, что внешние оболочки атомов "сминаются".

-1

Что такое "плотность материи"? В каких единицах измерить?

0
Ответить

Кг/метр куб. Нет? По крайней мере в литературе плотность планет и звезд описывается именно в этих величинах.

0
Ответить

Такой единицей измеряется плотность вещества. А что такое "плотность материи"?

0
Ответить
Ещё 4 комментария

Владимир, специально для Вас: в моем ответе  вещество и материя - синонимы. Можете считать его не точным и дать в комментариях развернутые ответы с определениями как вещества, так и материи. Не спорю, отличия будут.

0
Ответить

Вот это и плохо, что синонимы. Это в английском языке одно слово для двух понятий (отсюда постоянные ляпы в переводах). А нам следует пользоваться нашими словами по назначению.

Определения? Пожалуйста.

Материя - это вещество и поле.

Вещество - то, что построено из фермионов.

0
Ответить

Владимир, про определения я написал с долей иронии. Исходя из того, что вы хотите видеть точные безошибочные физические определения. Но для 99% читателей TQ это не имеет большой разницы и в заблуждение не вводит. Они не будут разбираться в этом досконально. Иначе пропадает смысл самого данного сервиса. На вопрос - понятный краткий простой ответ. Более подробная и точная  информация - весь интернет и специальная литература.)

0
Ответить

В заголовке вопроса указана тема - физика. То есть естественная наука. То есть территория, свободная от вранья. Если 99% делают плохо, это не значит что оставшемуся 1% тоже следует делать плохо. Нужно не опускаться к ним, а тянуть их к себе. Вот тогда и у данного сервиса появится смысла (отличный от бестолкового трёпа).

Простой ответ - почти всегда неправильный (лживый) ответ. Истина не бывает простой. Простота не бывает истиной.

-1
Ответить
Прокомментировать

Как можно упасть на ядро, когда он и так в ядре? Максимальная плотность вероятности обнаружения электрона, входящего в состав атома, находится именно внутри ядра. По крайней мере так для s-электронов. 

Ну и самое главное. Электроны в атоме не вращаются. Электроны в атоме покоятся (находятся в стационарном состоянии).

-5

А на сколько отличается диаметр протона от диаметра атома?

0
Ответить

Это вы спокойно можете посчитать самостоятельно. Вот на диаметр атома и отличается, потому как диаметр протона пренебрежимо мал по сравнению с диаметром атома.

0
Ответить
Прокомментировать
Ответить