Perchè l'elettrone non cade nel nucleo ?

Question

Ha a che fare con il principio di indeterminazione di Heisenberg.

Answer 1

Il principio di indeterminazione dice soltanto che, osservando un elettrone, più è precisa la misurazione della posizione e meno lo è quella della velocità e viceversa, ovvero che è impossibile misurare velocità e posizione di un elettrone.
L'elettrone non cade nel nucleo perché è soggetto alle leggi della fisica quantistica e non a quelle della fisica newtoniana: la fisica quantistica dice che gli elettroni si comportano come onde elettromagnetiche che hanno dei livelli ben determinati di energia in cui possono esistere in maniera stabile. In condizioni di riposo, gli elettroni "stazionano" in uno di questi livelli di energia (andando con i metodo del riempimento progressivo dal più basso al più alto) rimanendo in equilibrio elettrodinamico (non in equilibrio cinetico)

Answer 2

se l'elettrone fosse soggetto alle leggi della meccanica classica dovrebbe cadere sul nucleo, perchè essendo una particella accelerata (dalla forza di attrazione coulombiana) dovrebbe predere progressivamente energia cinetica e quindi la sua orbita dovrebbe descrivere una spirale destinata a finire nel nucleo. ciò in realtà non avviene perchè l'elettrone segue le leggi della meccanica quantistica e l'elettrone si comporta non più come una particella, bensì come un'onda e quindi mantiene costante la sua energia

Answer 3

Il fenomeno può essere spiegato prendendo in considerazione la teoria del fisico francese L. De Broglie il quale per primo ipotizzò che ad ogni particella materiale sia associata un equazione d'onda e quindi una lunghezza d'onda.

L'equazione di De Broglie si ottiene eguagliando le equazioni di Einstein e di Planck:

Equazione di Planck: E = h * f
Equazione di Einstein: E = m * c^2
Equazione di De Broglie: E = m * c^2 = h * f

Dove la frequenza f è data da velocità/lunghezza d'onda,h la costante di Planck e c la velocità della luce.

La lunghezza d'onda di un corpo in movimento è quindi calcolata:
lunghezza d'onda = ( h * v ) / (m * v^2) = h / ( m * v )

E' possibile calcolare in questo modo la lunghezza d'onda associata ad un elettrone che viaggia alla velocità paragonabile a quella della luce ovvero ottenendo un risultato di 2,42*10^(-12) m.

Quest' oscillazione è trascurabile considerando le dimensioni con cui siamo abituati ad avere a che fare abitualmente; tuttaltro invece se siamo all'interno di un atomo!
L elettrone che ruota attorno ad un nucleo non riesce a cadervici dentro proprio a causa del suo comportamento ondulatorio.
Dovendosi muovere come un' onda la traiettoria circolare che descrive deve essere un multiplo intero della sua lunghezza d'onda.
La orbita + piccola che può descrivere è quella con circonferenza pari alla sua lunghezza d'onda.

( 2 * pigreco * r ) / lunghezza d'onda= 1, 2, 3 …sono tutti i possibili orbitali.

Scusa se nn sono stato molto chiaro...ci ho provato ;-)

Answer 4

Quello che scrive Ste e' corretto. Aggiungo questo liberamente tratto e tradotto da un forum in inglese.

Se un elettrone si trova nel campo elettrico di un nucleo puo' occupare solo alcuni livelli di energia. Pensa a dei "binari" intorno al nucleo. Quando ruota su questi binari, l'elettrone non perde energia. La meccanica quantistica spiega come calcolare questi livelli di energia

E' possibile per un elettrone cambiare "binario", guadagnando o perdendo un quanto di energia. Questa energia equivale a un multiplo intero della costante di Planck.

Answer 5

No, non a che fare con il principio di indeterminazione di Heisenberg.
Classicamente il fenomeno comunque non porta l'elettrone a cadere sul nucleo, quindi quanto detto in una risposta precedente è inesatto. La forza di Coulomb è, come quella gravitazionale, una forza di tipo centrale e con condizioni al contorno, o iniziali, tali da trovarsi appunto come questa configurazione (come Terra e Luna per capirci), il moto risulta sempre caratterizzato da una rivoluzione perpetua.
Quantisticamente non possiamo dire nulla con precisione, riguardo la posizione esatta dell'Elettrone, se non sapere, dalla meccanica quantistica, che abbiamo una certa probabilità di conoscere la posizione, con indeterminazione temporale, come localizzata in una certa zona spaziale (orbitale).
Quindi sia classicamente che quantisticamente l'elettrone non cade esattamente come la Luna non ci cade addosso.

Answer 6

Suppongo per lo stesso motivo per cui i pianeti non cadono nel sole !...

Answer 7

l'elettrone non cade nel nucleo perchè la sua forza centrifuca dovutà al movimento rotatorio (anche se è una forza apparente quindi non reale) compensa quella elettrostatica (la forza di coulomb)