Bir atomdaki elektronlar çekirdeğe göre hareketsiz kalabilir mi?
Elektronlar hareketsiz duramazlar Erken Bohr atom teorisine göre, elektronlar çekirdeğin Coulomb kuvvetine maruz kalır ve Coulomb kuvveti altında çekirdeğin etrafında dairesel bir yörüngede hareket eder. Hızı ve kinetik enerjisi sıfır olamaz ve bağlı ölçeğe göre minimum bir değere sahiptir.
Kuantum mekaniğinin doğuşundan sonra bu sorunu açıklamak daha kolay. Elektronlar her zaman atomik ölçekli uzayda hapsolmuşlardır.Kantum mekaniği elektronları mikroskobik parçacıklar olarak kabul eder. Dalga-parçacık ikiliğiyle, belirsiz ilişkiyi tatmin ediyor Heisenbergin belirsiz ilişkisi önemli bir fiziksel yasayı ortaya çıkarır: Parçacığın kendisi nesnel olarak belirli bir koordinat konumuna ve aynı anda buna karşılık gelen momentuma sahip olamaz.
Elektronun atom ölçeğine bağlı olduğunu varsayalım, yani konum değişkeninin r olduğu varsayılır.Daha sonra, dalga-parçacık ikiliğinden dolayı, parçacık nesnel olarak aynı anda belirli bir koordinat ve momentuma sahip olamaz.
Belirsizlik ilişkisine göre, parçacığın momentumunun ve konumunun iki değişkeninin çarpımı belirli bir sabitten daha büyüktür:
Elektronun momentumunda bir belirsizlik olmalı,
px'nin tanımı şudur:
Uzaya bağlı bir parçacık için, momentumunun herhangi bir yöndeki ortalama bileşeni sıfır olmalıdır.
Bu nedenle, px ve ortalama kare momentum arasındaki ilişki:
Üç boyutlu uzay için,
En küçük ortalama kinetik enerjiyi elde edebiliriz:
M, elektronun kütlesini temsil ettiğinde, elektronun minimum kinetik enerjisi sıfır olamaz ve belirli bir hıza sahiptir ve çekirdek etrafında hareket eder.
Elektronun çekirdeğe göre hızı sıfır ise belirsizlik ilişkisine göre
Konum değişikliğinin sonsuz olma eğiliminde olmasını gerektirir.
Ek olarak: elektronlar çekirdeğe düşemez,
Belirsizlik ilişkisine göre elektron çekirdeğe yaklaştıkça r küçülür, bu sırada elektronun momentumu daha belirsiz hale gelecek ve elektronun kinetik enerjisinin hızla artmasına neden olacak ve bu kadar büyük bir enerji kaynağı olmayacaktır. Kuantum mekaniğine göre elektronlar nedeniyle elektronlar, bırakın çekirdeğe düşmek şöyle dursun çekirdeğe yaklaşamazlar, dolayısıyla atom kararlıdır ve dünya uyumludur.
