La estabilidad de un átomo.

He leído sobre diferentes modelos de átomo propuestos en 18 t h y 19 t h siglos, de los cuales los más vitales fueron el modelo de JJ Thomson, seguido por el modelo nuclear de Rutherford y luego el modelo cuántico de Bohr. Antes de plantear la pregunta, quiero dejar en claro que no he estudiado estos desarrollos, modelos y teorías en detalle porque se necesita un control firme sobre el cálculo y otras herramientas para estudiar teorías como la teoría electromagnética de Plank, las ecuaciones de Maxwell, el efecto fotoeléctrico y el cuerpo negro. radiaciones que fueron fundamentales para el desarrollo del modelo de Bohr. Pero he leído brevemente acerca de algunos de estos.

Ahora hago mi pregunta. En el modelo de Rutherford, un inconveniente importante era que si los electrones estaban en movimiento circular, seguramente estarían acelerando y, de acuerdo con la teoría electromagnética de Maxwell, una partícula cargada en aceleración emitiría radiaciones y esto conduciría a una disminución de la energía cinética de los electrones y entonces los electrones entrarían en espiral en el núcleo y su lapso de tiempo es de aproximadamente 10 − 8 s . Luego dicen que esto haría que el átomo fuera inestable.

Pero mi pregunta es: ¿ Por qué los electrones que giran en espiral hacia el núcleo hacen que el átomo sea inestable? No estoy muy seguro al respecto y actualmente no puedo estudiar las leyes del electromagnetismo y otras teorías ya que no estoy familiarizado con el cálculo y las matemáticas avanzadas. Así que no quiero una respuesta matemática sino intuitiva y se agradece cualquier ayuda.

Un electrón en espiral hacia el núcleo plantea una dificultad porque si fuera así, el sistema átomo-electrón perdería su energía y colapsaría. Formaría una especie de modelo de Thompson. Que no es la realidad. Para emitir radiación se necesita una fuente de energía. Y la fuente de la energía sería el movimiento del electrón. El radio del electrón del electrón en órbita aumentaría mientras que la energía de la radiación emitida aumentaría posteriormente.
> esto conduciría a una disminución de la energía cinética de los electrones ; no, conduciría a una disminución de la energía total del sistema, lo que se manifestaría al disminuir el radio de la órbita del electrón y aumentar su energía cinética. El aumento de la energía cinética se debe a que en el campo de fuerza de atracción central, la velocidad orbital aumenta al disminuir el radio de la órbita.
¿Cómo puede un átomo que existe sólo 10 − 8 s ser descrito como algo más que "inestable"?
@sammygerbil Los átomos existen incluso después 10 − 8 s . Es solo que los electrones se pegarán al núcleo, y no creo que eso haga que el átomo sea "inestable".
@AbhinavDhawan El átomo es la disposición de los electrones en órbita alrededor de un núcleo. Si los electrones están atrapados en el núcleo, los átomos no pueden hacer las transiciones que predice el modelo de Bohr, no pueden emitir las distintas longitudes de onda de luz que se observan, no pueden participar en reacciones químicas. Sus propiedades atómicas dejan de existir, dejan de ser átomos. Además, en el proceso de captura de electrones, los electrones se combinarán con protones para formar neutrones.

Respuestas (2)

Los átomos no tienen dimensiones que uno pueda ver y tocar. Las matemáticas son imprescindibles para dar sentido a los datos, de lo contrario uno se queda al nivel de Demócrito a quien le debemos el término "átomo", que significa literalmente "no se puede cortar".

La existencia de electrones se estableció experimentalmente mucho antes de las elaboradas teorías de partículas, también de iones, es decir, átomos con carga positiva:

ion, Este término fue introducido por el físico y químico inglés Michael Faraday en 1834 para la especie entonces desconocida que va de un electrodo al otro a través de un medio acuoso

Al elaborar el átomo de Demócrito, los científicos de esa época tuvieron que acomodar los electrones y los iones y, al mismo tiempo, el comportamiento de las cargas. Las cargas aceleradas se irradian como dices, y las cargas en órbita se aceleran continuamente, por lo que los electrones perderían energía y caerían sobre el núcleo positivo, y en el mejor de los casos se pegarían y se convertirían en el átomo neutro, sin posibilidad de "despegarse".

Se puede prever que las cargas en órbita se eliminen de la órbita y se vean como electrones en un tubo de rayos catódicos. Pero si los átomos fueran realmente átomos, indivisibles porque las cargas positivas y negativas estuvieran pegadas, no podría haber electrones ni iones. Así, los electrones tenían que tener órbitas y las órbitas tenían que ser estables y el camino hacia la mecánica cuántica se convirtió en una calle de sentido único.

Gracias por tu respuesta. Una última preocupación es que en todas partes se afirma que el átomo perdería su estabilidad si los electrones entraran en espiral en el núcleo. Pero, ¿no es engañoso el término 'inestable' porque la adhesión de electrones al núcleo haría que el átomo fuera químicamente inactivo (ya no puede perder ni ganar electrones) y no inestable? Más bien sería químicamente más estable. De todos modos, la inactividad química del átomo conduce a un gran inconveniente del modelo de Rutherford y, con su ayuda, pude comprenderlo, pero aún considerar que el átomo es inestable me desconcierta. Espero que puedas ayudar.
Proviene del modelo de Bohr. Uno puede encontrar soluciones electromagnéticas clásicas con el electrón orbitando alrededor del protón, pero son inestables ya que la perturbación más pequeña (una radiación es una perturbación) las destruye y comienza la espiral. Entonces Bohr impone por postulados la estabilidad. De ahí viene el término estabilidad.

Haría que los átomos fueran inestables en el sentido de que colapsarían rápidamente en un solo punto esencialmente a medida que el electrón giraba en espiral más y más cerca del núcleo. En otras palabras, los átomos del tamaño que observamos no podrían existir de manera estable.

La estabilidad de un átomo.
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