Posible duplicado:
¿Por qué los electrones ocupan el espacio alrededor de los núcleos y no chocan con ellos?
¿Por qué los electrones no chocan contra los núcleos que “orbitan”?
Por lo que aprendí en química, los protones en el núcleo atraen a los electrones y se empujan entre sí a través de fuerzas electromagnéticas, pero se mantienen en su lugar gracias a las fuertes fuerzas nucleares de sus gluones. Sin embargo, no se dijo mucho sobre lo que mantiene a los electrones en órbita. Siempre supuse que eran otros electrones los que impedían que un electrón se convirtiera en parte del núcleo. En forma de hidrógeno que solo tiene un electrón, ¿qué evita que ese electrón sea atraído completamente hacia el núcleo?
Esto es de hecho un problema, pero no por la razón que piensas.
Si el electrón obedeciera a la mecánica clásica y solo estuviera sujeto a la atracción electrostática del núcleo, nunca caería en el núcleo a pesar de que estaría constantemente atraído por él. Esto es exactamente análogo a por qué la Tierra no cae sobre el Sol: tiene demasiado momento angular, por lo que cuando el Sol la ha hecho "caer" significativamente, ya está en otra parte de su órbita. Así, la Tierra (como el posible electrón) sigue "cayendo" en círculos alrededor del Sol.
Los electrones, por desgracia, no solo sienten fuerzas electrostáticas, sino que deben cumplir con la teoría electromagnética completa de Maxwell, que dicta que las cargas aceleradas (como los electrones que circulan) deben radiar su energía como ondas electromagnéticas. Esta energía se extrae del movimiento orbital, que colapsaría constantemente en el núcleo. Y en una fracción de segundo, también.
Este fue un rompecabezas durante mucho tiempo y fue el defecto más evidente en el modelo planetario del átomo cuando fue propuesto por primera vez por Rutherford y Moseley. Solo puedes curarlo haciendo del electrón una bestia mecánica cuántica, un extraño híbrido entre una partícula y una onda.
Esencialmente, el electrón no logra caer en el núcleo porque su posición, como cualquier onda, no puede estar estrechamente confinada sin darle una longitud de onda muy pequeña (y eso le conferiría un gran momento, lo que le permitiría salir del núcleo). A las ondas de electrones, como a todas las ondas, les gusta expandirse, y también pueden interferir consigo mismas para crear complicados patrones de interferencia alrededor del núcleo. Entonces fue un gran triunfo de la física teórica cuando Schrödinger propuso una ecuación que describía la forma en que estas ondas de electrones pueden sumarse constructivamente para crear patrones de ondas estacionarias cuyas energías coincidían exactamente con las del modelo planetario de Bohr y, por lo tanto, con los hechos experimentales. Estas ondas estacionarias son los únicos estados estables de las ondas de electrones en el átomo, por lo que no colapsa.
qmecanico
Ricardo