Hvad er protonernes hovedfunktion i kernen?


Bedste svar

Uden protoner ville vi ikke eksistere. Protoner i atomets kerne tiltrækker det tilsvarende antal elektroner. F.eks. Tiltrækker 6 protoner i en kerne 6 elektroner. Denne konfiguration af elektroner giver hvert element forskellige tegn i deres sammensætning. Da hvert ydre energiniveau af elektroner reagerer forskelligt, har vi en utrolig kombination af reaktioner. Efterhånden som protonantalet stiger, så gør elektronerne tilsvarende. Når det ydre energiniveau går længere væk fra kernen, bliver protonens indflydelse på elektronerne svagere, hvilket også får hvert element til at have sin egen karakter. Også når antallet af protoner tiltrækker det samme antal elektroner for at fuldføre den ydre energi niveau dette bestemte atom bliver stabilt eller inaktivt over for ethvert andet element. F.eks. tiltrækker 2 protoner 2 elektroner og det ydre energiniveau er fuldt, dette er elementet Helium. En inert gas, der under normale omstændigheder ikke reagerer med noget andet element. Så elektroner fungerer, men protonerne stopper elektroner, der går ud af kontrol ved at påvirke elektroner til at forblive inden for visse grænser.

Svar

Størrelsen på en kerne er i størrelsesordenen 1 fermi op til 10 fermi, eller 1–10 gange 10 ^ {- 15} m, og elektroner er ret lette i forhold til protoner eller neutroner: de masserer kun ca. 1/1800 så meget. Så man kan behandle kernen som om den var fast, når overvejer den elektroniske tilstand.

Det betyder, b y Heisenberg usikkerhedsprincippet, at en elektron, der er begrænset inde i et volumen på størrelse med en kerne, skal have et rodmidlet kvadratmoment i størrelsesordenen 20-200 MeV / c, hvilket vil gøre elektronens kinetiske energi alt for høj for sin tiltrækning til protonerne i kernen for at binde den der.

En elektrons Coulomb-energi i en kerne med enhedsladning i en gennemsnitlig afstand af en fermi er i størrelsesordenen 1 MeV. Et mange elektronatom kan synes at gøre situationen bedre, da der er flere protoner og en højere elektrisk ladning, men i mange elektronatomer er der frastød mellem de atomare elektroner, som også skal håndteres.

Atomelektroner har bindingsenergier i området fra 1 eV til 100 keV.

Så dette fungerer ikke i betragtning af naturen af ​​elektron-nukleoninteraktioner, som næsten er rent elektromagnetiske ved så lave energier.

Der er også en øvre grænse for ladningen af ​​en kerne på grund af elektronposronproduktion fra det elektriske felt ved overfladen, som er i størrelsesordenen Z = + 137 for en punktlignende kerne, men noget højere for en endelig størrelse kerne. Og sådanne meget højt ladede kerner er ekstremt kortvarige – de splittes på grund af protonernes gensidige Coulomb-frastødning. Så selv det bedste tilfælde – en enkelt elektron bundet til en meget stor, meget højt ladet kerne, vil ikke producere det ønskede resultat – et stabilt atom eller ion, i dette tilfælde med elektronbølgefunktionen for det meste inde i kernen.

Coulomb-kraften er bare ikke stærk nok til at binde elektroner inde i en kerne – så elektronskyerne strækker sig meget længere end det.

Det betyder ikke, at atomelektroner aldrig findes i kerne af et atom – det er bare, at sandsynligheden ikke er høj.

For det meste er atomelektronerne langt uden for kernen, med stor sandsynlighed.

Skriv et svar

Din e-mailadresse vil ikke blive publiceret. Krævede felter er markeret med *