와 달리 전하는 서로 끌어 듭니다. 그러나 원자 공간 내의 양성자와 전자는 서로 상호 작용하지 않습니다. 양자 물리학은이 금지 된 상호 작용이 없을 때의 이유를 설명하려고 시도합니다.
이 질문의 기초 "전자는 왜 양성자와 충돌하지 않습니까?" 원자의 Rutherford Planetary 모델에서 나옵니다.
이것은 양성자와 중성자로 구성된 중심 조밀 한 핵으로서 원자의 지나치게 단순화 된 모델이며, 전자는 핵 주위에 회전하는 태양계에 구성된 아이디어입니다. 양자 물리학은이 상호 작용을 덜 추상적으로 설명하려고 시도합니다.
태양계의 확장으로서 Rutherford 모델
원자의 행성 모델 (사진 크레디트 :Fotofolia &Shutterstock)
이 모델은 원형 경로에서 입자의 안정성을 설명하지 못했지만 세대 동안 남아있는 지울 수없는 질문을 남겼습니다. 왜 전자가 양성자를 당기지 않습니까?
러더 포드는 전자의 안정성이 회전 전자의 원심력과 핵의 매력 사이의 균형이라고 가정했다. 완벽한 그림 가설이지만 지속 불가능합니다!
러더 포드의 행성 모델이 무효 인 이유는 무엇입니까?
궤도에서 회전하는 하전 된 입자는 방향을 바꾸어 가속을 초래해야합니다. 하전 된 가속 입자는 전자기 방사선에서 에너지를 잃고 결국 핵으로 붕괴됩니다.
그러나 이것은 일어나지 않습니다. 원자는 매우 안정적이므로 Classical 에서 멀어져야합니다. 물리학 및 Quantum을 향한 스핀 답을위한 물리학.
원자의 구조의 진화
원자 구조의 타임 라인 (사진 크레디트 :Sousou07/Shutterstock)
- (1803) Dalton 's Billiard Ball Model의 원자가 불가분의 실체로서. 오늘날, 우리는 원자가 아 원자 입자로 나눌 수 있음을 알고 있습니다.
- (1904) Thomson 's Plum Pudding Model Embedded Electrons는 긍정적 인 전하 영역에 포함됩니다. 이론은 러더 포드와 그의 팀에 의한 핵의 발견에 실패했다.
- (1911) Rutherford의 핵 모델은 원자가 핵으로 구성된 핵이라고 불리는 작고 조밀 한 중앙 영역을 가지고 있다고 제안했다. 음으로 하전 된 전자는 핵 주위의 궤도로 회전했습니다. 행성 모델을 기반으로하는이 모델은 원자의 안정성을 설명하지 않습니다.
- (1913) Niels Bohr의 양자 모델은 또한 행성 모델을 기반으로했지만 여기서는 전자가 궤도라고 불리는 고정 에너지가있는 경로에서 회전합니다. 궤도 사이의 공간은 전자에 대해 금지되어 있습니다. 이 모델은 다른 에너지 수준 사이의“금지 된 경로”때문에 전자의 전자를 양성자로 나선화하는 것을 배제합니다.
그러나이 모델은 하나 이상의 전자를 가진 원자의 라인 스펙트럼을 설명 할 수 없었습니다.
- (1926) Schrodinger의 양자 기계 모델에서 전자는 원형 궤도로 움직이지 않지만 전자 구름 에 존재합니다. . 전자 구름은 원자 내부의 공간 영역으로 전자를 찾을 확률이 90%입니다. 이 공간을 궤도라고합니다.
Schrodinger와 Heisenberg는 원자의 안정성에 대한 이론과 수학적 방정식을 제시하여 양자 역학의 탄생으로 이어졌습니다. 이 물리 학교에 따르면, 전자의 위치와 운동량은 동시에 결정될 수 없습니다.
원자의 전자 클라우드 모델을 사용하면 전자가 교차 할 수있는 금지 된 영역이 없습니다.
그런 다음 원자의 전자와 양성자가 상호 작용하는 것을 막는 것?
간단한 실험은 상이한 원자의 양성자와 전자가 상호 작용하지만 동일한 원자의 양성자와 전자가 상호 작용하지 않음을 보여줄 수있다. 양성자와 전자는 반대 충전이므로 전통적으로 서로 끌어 당길 것입니다.
이것은 작은 풍선 실험에서 매우 분명합니다. 정전기는 전하 입자를 한 몸에서 다른 몸으로 전달할 수있는 전기 현상입니다.
정전기, 과도 전자 전송 (사진 크레디트 :Grayjay/Shutterstock
풍선이 스웨터 나 사람의 머리카락에 문질러지면 풍선은 음수를 얻습니다. 음으로 하전 된 풍선이 벽에 닫히면 벽의 전자가 움직여 양성자가 노출되어 풍선의 음전 전하와 상호 작용합니다.
한 유형의 물질의 전자가 다른 물질의 양성자에 끌리면 동일한 원자 내의 전자와 양성자가 상호 작용하지 않는 이유는 무엇입니까? 이론적으로 전자는 핵으로 바로 확대해야합니다!
핵 충돌에 대한 확률
4 가지 개념은 동일한 원자의 양성자와 전자 사이의 상호 작용을 금지합니다.
1. 원자 안정성의 운동 및 잠재적 에너지.
핵에서 멀리 떨어진 원자 공간의 전자는 잠재적 에너지를 전달하지만 운동 에너지는 없습니다. 전자가 양성자쪽으로 이동하면, 잠재적 에너지의 일부는 운동 에너지 및 전자기 에너지로 변환됩니다. 운동 에너지가있는 전자는 호핑을 유지하여 양성자와 결합하지 못하게합니다.
2. 게임의 마지막 데크 :무한의 전투
전자가 핵으로 들어간 경우 여전히 양성자와 결합되지 않습니다. 전자의 잠재적 에너지는 핵에 접근함에 따라 음성이되고 IS 마이너스 핵 내부의 무한대. 대조적으로, 전자의 운동 에너지는 계속 증가하고 있으며 양성 핵 내부의 무한대는 감금 에너지라고합니다. 잠재적 에너지의 감소는 운동 에너지의 두 배입니다. 이렇게하면 전자 홉이 Bohr의 반경과 동일한 거리에서 홉을 만들어 양성자와의 상호 작용을 제한합니다.
3. 전자의 이중 특성
Heisenberg 원리에 따라 전자의 위치 및 운동량은 동시에 결정될 수 없습니다. 이것은 전자와 같은 미생물의 기본 특성입니다. 따라서 원자의 둘레 내에서 전자는 입자로 간주 될 수는 없지만 파도로 간주됩니다. 따라서 전자는 핵을 통과 할 수 있지만 핵에 떨어지고 남을 수는 없습니다.
4. 요약하자
양성자 - 전자 조합은 중성자를 형성해야합니다. 충전과 질량이 모두 일치해야합니다. 전하 측면에서, 양으로 하전 된 양성자는 음으로 하전 된 전자와 상호 작용하여 중성자를 형성하지만 질량의 일치는 불가능합니다. 양성자의 질량은 1.6726 x 10-27 kg이고 전자의 질량은 0.00091 x 10-27 kg이지만 중성자의 질량은 1.6749 x 10-27 kg입니다. 전자 및 양성자의 질량의 합은 중성자의 질량과 같지 않습니다.
따라서 전자와 양성자가 함께 결합하여 중성자, 에너지, 질량 또는 둘 다를 형성해야합니다.
결론
전자는 때때로 핵으로 들어갈 수 있지만, 양성자와 상호 작용하여 중성자를 형성하는 것은 불가능합니다. 몇 가지 개념은이 치명적인 매력의 부재, 즉 무한의 싸움, 전자의 파동 특성 및 양성자 및 전자의 질량의 합에 대한 중성자의 틈새의 갭을 설명합니다. 양성자와 전자의 금지 된 상호 작용은 원자와 우주를 그대로 유지하는 기본 특성입니다!
