Migliore risposta
Senza protoni non esisteremmo. I protoni nel nucleo di un atomo attraggono il numero corrispondente di elettroni. Ad esempio, 6 protoni in un nucleo attrae 6 elettroni. Questa configurazione di elettroni conferisce a ciascun elemento caratteri diversi nella loro composizione. Poiché ogni livello di energia esterna degli elettroni reagisce in modo diverso, abbiamo unincredibile combinazione di reazioni. Man mano che il numero di protoni aumenta, anche gli elettroni aumentano. A sua volta, quando il livello di energia esterno si allontana dal nucleo, linfluenza del protone sugli elettroni diventa più debole, il che rende anche ogni elemento con il proprio carattere. Anche quando il numero di protoni attrae lo stesso numero di elettroni per completare lenergia esterna livello questo particolare atomo diventa stabile o inerte a qualsiasi altro elemento. Ad esempio 2 protoni attraggono 2 elettroni e il livello di energia esterno è pieno, questo è lelemento Elio. Un gas inerte che in circostanze normali non reagisce con nessun altro elemento. Quindi elettroni fa il lavoro ma i protoni impediscono agli elettroni di andare fuori controllo influenzando gli elettroni a rimanere entro determinati limiti.
Risposta
La dimensione di un nucleo è dellordine di 1 fermi fino a 10 fermi, o 1–10 volte 10 ^ {- 15} m, e gli elettroni sono abbastanza leggeri rispetto ai protoni o ai neutroni: massa solo circa 1/1800 in più.Quindi si può trattare il nucleo come se fosse fissato quando considerando lo stato elettronico.
Ciò significa che b y il principio di indeterminazione di Heisenberg, secondo cui un elettrone confinato in un volume della dimensione di un nucleo dovrebbe avere una quantità di moto quadrata media della radice dellordine di 20-200 MeV / c, che renderebbe lenergia cinetica dellelettrone troppo alta per la sua attrazione per i protoni nel nucleo per legarlo lì.
Lenergia di Coulomb di un elettrone in un nucleo con carica unitaria a una distanza media di un fermi è dellordine di 1 MeV. Un atomo di molti elettroni potrebbe sembrare migliorare la situazione poiché ci sono più protoni e una carica elettrica più alta, ma in un atomo di molti elettroni cè anche repulsione tra gli elettroni atomici da affrontare.
Elettroni atomici hanno energie di legame che sono comprese tra 1 eV e 100 keV.
Quindi questo non funziona data la natura delle interazioni elettrone-nucleone, che sono quasi puramente elettromagnetiche a energie così basse.
Esiste anche un limite superiore alla carica di un nucleo, dovuto alla produzione di elettroni positroni dal campo elettrico in superficie, che è dellordine di Z = + 137 per un nucleo puntiforme, ma leggermente superiore per un nucleo di dimensioni finite. E tali nuclei altamente caricati hanno una vita estremamente breve: si separano a causa della reciproca repulsione coulombiana dei protoni. Quindi anche lo scenario migliore – un singolo elettrone legato a un nucleo molto grande e molto carico, non produrrà il risultato desiderato – un atomo o ione stabile, in questo caso, con la funzione donda dellelettrone principalmente allinterno del nucleo.
La forza di Coulomb non è abbastanza forte da legare gli elettroni allinterno di un nucleo, quindi le nuvole di elettroni si estendono molto oltre.
Non significa che gli elettroni atomici non si trovino mai nel nucleo di un atomo – è solo che la probabilità non è alta.
Per lo più gli elettroni atomici sono ben al di fuori del nucleo, con alta probabilità.