Vad är protonernas huvudfunktion i kärnan?


Bästa svaret

Utan protoner skulle vi inte existera. Protoner i en atoms kärna lockar motsvarande antal elektroner. Till exempel lockar 6 protoner i en kärna 6 elektroner. Denna konfiguration av elektroner ger varje element olika tecken i sin smink. Eftersom varje yttre energinivå av elektroner reagerar olika har vi en otrolig kombination av reaktioner. När protonantalet ökar så gör elektronerna därefter. I sin tur när den yttre energinivån går längre bort från kärnan blir protonets inflytande på elektronerna svagare vilket också gör att varje element har sin egen karaktär. Också när antalet protoner lockar samma antal elektroner för att slutföra den yttre energin nivå denna speciella atom blir stabil eller inert mot något annat element. Exempelvis 2 protoner lockar 2 elektroner och den yttre energinivån är full, detta är elementet Helium. En inert gas som under normala omständigheter inte reagerar med något annat element. Så elektroner fungerar men protonerna stoppar elektroner som går utom kontroll genom att påverka elektroner för att hålla sig inom vissa gränser.

Svar

Storleken på en kärna är i storleksordningen 1 fermi upp till 10 fermi, eller 1–10 gånger 10 ^ {- 15} m, och elektroner är ganska lätta i jämförelse med protoner eller neutroner: de masserar bara ungefär 1/1800 lika mycket. Så man kan behandla kärnan som om den var fixerad när med tanke på det elektroniska tillståndet.

Det betyder, b y Heisenbergs osäkerhetsprincip, att en elektron som är begränsad inuti en volym storleken på en kärna måste ha ett rotmedelvärdesmoment i storleksordningen 20–200 MeV / c, vilket skulle göra elektronens kinetiska energi alldeles för hög för dess attraktion mot protonerna i kärnan för att binda den där.

Coulomb-energin hos en elektron i en kärna med enhetsladdning på ett medelavstånd av en fermi är i storleksordningen 1 MeV. Många elektronatomer kan tyckas göra situationen bättre eftersom det finns fler protoner och en högre elektrisk laddning, men i många elektronatomer finns det avstötning mellan atomelektronerna att hantera också.

Atomelektroner har bindningsenergier som ligger i intervallet 1 eV till 100 keV.

Så detta fungerar inte med tanke på naturen hos elektron-nukleoninteraktioner, som är nästan rent elektromagnetiska vid så låga energier.

Det finns också en övre gräns för laddningen av en kärna på grund av elektron-positronproduktion från det elektriska fältet vid ytan, vilket är i storleksordningen Z = + 137 för en punktlik kärna, men något högre för en ändlig storlek kärna. Och sådana mycket laddade kärnor är extremt kortlivade – de splittras på grund av protonernas ömsesidiga Coulomb-avstötning. Så även det bästa fallet – en enda elektron bunden till en mycket stor, mycket laddad kärna kommer inte att ge det önskade resultatet – en stabil atom eller jon, i detta fall, med elektronvågsfunktionen mestadels inuti kärnan.

Coulomb-kraften är bara inte tillräckligt stark för att binda elektroner inuti en kärna – så elektronmolnen sträcker sig mycket längre än så.

Det betyder inte att atomelektroner aldrig finns i kärnan i en atom – det är bara att sannolikheten inte är hög.

För det mesta ligger atomelektronerna långt utanför kärnan, med hög sannolikhet.

Lämna ett svar

Din e-postadress kommer inte publiceras. Obligatoriska fält är märkta *