¿Por qué los electrones no se atraen hacia el núcleo, y por qué los electrones no se repelen entre sí en un enlace covalente?

Answer 1

En mi interpretación, la respuesta es que los electrones existen en estados estacionarios, y solo pueden pasar a otro estado irradiando fotones. El electrón de valencia en un orbital atómico tiene una energía del orden de 5 a 15 ev. Para ser absorbido por un protón y formar un neutrón, necesita aproximadamente 1.3 MeV. Un punto importante sobre la mecánica cuántica es que la energía de una partícula es la definida por el estado estacionario, y no por alguna interacción potencial instantánea nominal, por lo que el electrón simplemente no puede ser absorbido por el núcleo. (En núcleos muy importantes, los efectos relativistas combinados con bajas energías de unión de núcleos que aumentan notablemente en la captura permiten la captura de electrones).

El siguiente punto es que la energía del estado estacionario está definida por una solución a la ecuación de Schrödinger (¡incluso si no puede resolverla!) Y hay soluciones válidas para un electrón en un estado, o dos electrones en un estado o función de onda, Pero no por más. Si tienes tres electrones, uno tiene que estar en un estado de energía diferente. Ahora, la combinación de funciones de onda atómica permite la formación de un nuevo estado que puede contener dos electrones, y la energía de los electrones depende de la energía de esa solución a la ecuación de Schrödinger (¡independientemente del hecho de que no se pueda resolver!).

Para resumir, los electrones son atraídos a los núcleos en un enlace covalente. Es por eso que están en un pozo de energía, de acuerdo con el teorema viral (T = -U = -V / 2) donde T es la energía cinética, U la energía total y V la energía potencial. Es la interacción potencial con los núcleos lo que permite que la energía esté bien, y por lo tanto el enlace. Los electrones se repelen entre sí, pero las soluciones a la ecuación de Schrödinger aseguran que quede un pozo de energía neta. Si piensas en los electrones en el enlace, hay cuatro interacciones electrón – núcleo que son atractivas, y una interacción repulsiva electrón – electrón. Sin embargo, no debes pensar en posiciones o trayectorias porque los electrones no tienen posiciones específicas entre sí; simplemente siguen una solución a la ecuación de Schrödinger.

Answer 2

Como se sabe por la física cuántica en general, la estructura del átomo, núcleo + electrones alrededor del núcleo, se rigen por ciertas reglas, leyes y mecanismos. Estos son el principio de cuantificación, el principio de exclusión, el principio de incertidumbre y los estados de energía. .Así que, cada electrón está en un cierto estado de cierta energía y con cierto momento angular orbital. Sin embargo, no es posible definir exactamente la posición de ningún electrón. Ahora bien, habrá una especie de fuerza de atracción entre los electrones y núcleo protones, pero como cada electrón se mueve en su propia órbita, experimenta una fuerza centrepital para equilibrar la fuerza atractiva. Por lo tanto, todos estos hechos físicos mantienen a los electrones en general no cayendo en el núcleo. Pero a veces el electrón más cercano puede ser capturado El protón se convertirá en neutrón, ya que uno de los procesos de desintegración beta bien conocido. Además, la fuerza de repulsión se considera débil en comparación con las fuerzas de los enlaces covalentes, además de una acción centrífuga. También se tira en dirección opuesta a la fuerza repulsiva. Así que las cosas se están cuidando físicamente.

Answer 3

Los electrones son atraídos al núcleo. El problema en la descripción de esta fuerza es un intento de separar la electricidad y el magnetismo.

Pero el electrón que está cerca del protón (en el término de imagen momentánea) tiene un entorno muy diferente al del electrón que está lejos del protón. Existe una distancia óptima para que los electrones, no demasiado cerca ni demasiado lejos, interactúen.

Además, incluso a baja velocidad, la fuerza eléctrica entre “+” y “-” NO crece hasta el infinito a la distancia hasta llegar a “0”; Es debido a una gran diferencia en el tamaño de partícula. Esto es cierto (la fuerza aumenta y aumenta con la distancia decreciente) solo para electrones; no es cierto para los protones.

En el enlace covalente los electrones siempre se mantienen alejados el uno del otro; nunca se encuentran en medio del túnel covalente. Puedes leer más sobre esto aquí:

Valencia Shell Shell par de electrones repulsión

En general, el túnel covalente pertenece más a los núcleos que a los electrones.