¿Cuál es la función principal de los protones en el núcleo?


Mejor respuesta

Sin protones no existiríamos. Los protones en el núcleo de un átomo atraen el número correspondiente de electrones. Por ejemplo, 6 protones en un núcleo atraen 6 electrones. Esta configuración de electrones le da a cada elemento diferentes caracteres en su composición. Como cada nivel de energía exterior de los electrones reacciona de manera diferente, tenemos una increíble combinación de reacciones. A medida que aumenta el número de protones, también lo hacen los electrones. A su vez, cuando el nivel de energía exterior se aleja más del núcleo, la influencia del protón sobre los electrones se debilita, lo que también hace que cada elemento tenga su propio carácter. También cuando el número de protones atrae el mismo número de electrones para completar la energía exterior nivel este átomo en particular se vuelve estable o inerte a cualquier otro elemento. Por ejemplo, 2 protones atraen 2 electrones y el nivel de energía exterior está lleno, este es el elemento Helio. Un gas inerte que en circunstancias normales no reacciona con ningún otro elemento. Entonces los electrones hace el trabajo, pero los protones impiden que los electrones se salgan de control al influir en los electrones para que permanezcan dentro de ciertos límites.

Respuesta

El tamaño de un núcleo es del orden de 1 fermi hasta 10 fermi, o 1–10 veces 10 ^ {- 15} m, y los electrones son bastante ligeros en comparación con los protones o neutrones: tienen una masa de solo 1/1800. Así que uno puede tratar el núcleo como si estuviera fijo cuando considerando el estado electrónico.

Eso significa, b y el principio de incertidumbre de Heisenberg, según el cual un electrón confinado dentro de un volumen del tamaño de un núcleo tendría que tener una cantidad de movimiento cuadrático medio del orden de 20-200 MeV / c, lo que haría que la energía cinética del electrón fuera demasiado alta por su atracción a los protones en el núcleo para unirlo allí.

La energía de Coulomb de un electrón en un núcleo con carga unitaria a una distancia promedio de un fermi es del orden de 1 MeV. Un átomo de muchos electrones podría mejorar la situación ya que hay más protones y una carga eléctrica más alta, pero en un átomo de muchos electrones también hay repulsión entre los electrones atómicos.

Electrones atómicos tienen energías de enlace que están en el rango de 1 eV a 100 keV.

Por lo tanto, esto no funciona dada la naturaleza de las interacciones electrón-nucleón, que son casi puramente electromagnéticas a energías tan bajas.

También hay un límite superior para la carga de un núcleo, debido a la producción de positrones de electrones del campo eléctrico en la superficie, que es del orden de Z = + 137 para un núcleo puntual, pero algo más alto para un núcleo de tamaño finito. Y estos núcleos tan altamente cargados tienen una vida extremadamente corta: se dividen debido a la repulsión mutua de Coulomb de los protones. Entonces, incluso en el mejor de los casos, un solo electrón unido a un núcleo muy grande y muy cargado, no producirá el resultado deseado: un átomo o ión estable, en este caso, con la función de onda del electrón principalmente dentro del núcleo.

La fuerza de Coulomb simplemente no es lo suficientemente fuerte como para unir electrones dentro de un núcleo, por lo que las nubes de electrones se extienden mucho más allá de eso.

No significa que los electrones atómicos nunca se encuentren en el núcleo de un átomo; es solo que la probabilidad no es alta.

La mayoría de los electrones atómicos están fuera del núcleo, con alta probabilidad.

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