原子中的电子能永远围着核转动吗?(在没有发生任何化学反应的情况下)。原子能永远保持形态吗? 化学反应中电子在原子间的转移是因为原子核对电子施加的力吗?

www.zhiqu.org     时间: 2024-06-01
电子并不围绕原子核旋转,这个被称为行星轨道模型的电子运动模型一开始就不能成立,因为与行星绕恒星旋转不同,电子带负电,原子核带正电,这相当于电子在电场中做匀加速运动,根据麦克斯韦的理论,必然向外发射电磁波,则电子轨道半径由于能量损失变小,电子很快就会落到原子核上,这与事实矛盾,因此,要正确的理解电子的核外的运动需要用到量子力学,
量子力学
于1924 年,法国物理学家路易·德布罗意在他的博士论文《Recherches sur la théorie des quanta》(《Research on Quantum Theory》) 里,提出了德布罗意假说,假设所有物质都拥有像光子一样的波粒二象性;也就是说,在适当的条件下,电子和其它物质会显示出粒子或波动的性质。假若,物理实验能够显示出,随着时间演化,粒子运动于空间轨道的局域位置,则这实验明确地显示了粒子性质。像光波一类的波动,通过双缝实验的双缝后,会产生干涉图案于探测屏障。这现象毫无疑问地分辨出波动性质。于1927 年,英国物理学家乔治·汤姆孙用金属薄膜,美国物理学家克林顿·戴维孙和雷斯特·革末用镍晶体,分别发现了电子的干涉效应。
德布罗意的博士论文给予埃尔温·薛定谔很大的启示:既然粒子具有波动性,那必定有一个波动方程,能够完全地描述这粒子的物理行为。于 1926 年,薛定谔想出了薛定谔方程。这方程能够描述电子波的传播机制。它并不能命定性地给出电子的明确运动轨道,电子在任意时间的位置。但是,它可以计算出电子处于某位置的几率,也就是说,在某位置找到电子的几率。薛定谔用自己想出的方程来计算氢原子的谱线,得到了与用玻尔模型的预测相同的答案(更详细资料,请参阅氢原子)。薛定谔方程的波动概念,为量子力学创立了一个新的发展平台。再进一步将电子的自旋和几个电子的互相作用纳入考量,薛定谔方程也能够给出电子在其它原子序较高的原子内的电子组态。
于1928 年,保罗·狄拉克研究出狄拉克方程。这公式能够描述相对论性电子的物理行为。相对论性电子是移动的速度接近光速的电子。为了要解释狄拉克方程的自由电子解所遇到的反常的负能量态问题,狄拉克提出了一个真空模形,称为狄拉克之海:即真空是挤满了具有负能量的粒子的无限海。因此,他预言宇宙中存在有正子(电子的反物质搭配)。于 1932 年,卡尔·安德森在宇宙射线实验中首先证实了正子的存在。
于 1947 年,威利斯·兰姆在与研究生罗伯特·雷瑟福 (Robert Retherford) 合作的实验中,发现氢原子的某些应该不会有能量差值的简并态,竟然出现很小的能量差值。这现象称为兰姆位移。大约同年代,波利卡普·库施助手模板和亨利·福立Henry Foley。在共同完成的一个实验中,发现电子的异常磁矩,即电子的磁矩比狄拉克理论的预估稍微大一点。为了解释这些现象,朝永振一郎、朱利安·施温格和理察·费曼,于1940 年代,创建了量子电动力学。

原子生命是有限的,只不过寿命非常长

有可能“死去”

原子弹的原理?~

原子弹是利用重核裂变瞬间释放出巨大能量,引起杀伤破坏的武器。原子弹里用于裂变的材料是铀或钚两种元素的同位素——铀-235或钚-239,它们的原子核在接受到一个中子后,就会分裂成大小、重量差不多的两个原子核,同时释放出约200MeV的能量。举例来说,铀裂变有时产生氪(36号元素)和钡(56号元素),反应方程式为:235U+n—→236U—→140Ba+93Kr+3n。这个能量差不多能使你肉眼能看到的最小的沙粒跳一下了。相比之下一个碳原子燃烧产生的能量只有4.1eV(200MeV=200000000eV),仅是裂变能量的5千万分之一。
这只是一个原子裂变放出的能量,学过化学的人都知道,1摩尔铀-235里面有6.02×10^23个原子,也就是超过6千万亿亿个铀原子,总重235克。铀的比重和黄金差不多,所以1摩尔的铀也就和250克的金条差不多大,可以放在手心里。这些原子如果全部裂变的话,能量相当惊人,差不多相当于600吨煤完全燃烧所释放的能量。1kg的铀-235或钚-239完全裂变,释放出的能量大约等于2万吨烈性的TNT炸药爆炸的威力。
铀-235的原子核裂变时,还会放出中子,有时一个也没有,有时能达到6个,平均有2.5个。这就是说,一个中子引起的核裂变,会放出2.5个中子。而这些中子又会引起周围原子核的裂变,于是就会象雪崩一样引起一连串的原子核裂变,这个过程就叫链式反应。但是这些中子未必都会引起新的裂变,譬如由于原子核十分微小,所以中子不一定能接触到铀核,如果铀块不够大的话,有些中子就会飞出铀块,不能引起新的裂变。当然,铀块中的杂质也会吸收中子,使新的裂变不能进行。
能使裂变材料的链式反应能持续进行的最小的体积称之为临界体积,这时它的质量成为临界质量。临界质量和裂变材料的种类、纯度、密度以及几何形状密切相关,如果材料包裹以中子反射材料的话,还可以降低临界质量。据网上说一般球形纯铀-235的临界质量约为50kg,δ相钚-239则为15~16kg;而加装中子反射材料后,铀-235的临界质量只有15kg了,而δ相钚-239则只有10~11kg了。之所以材料加工成球形,是因为体积一定时,球形表面积最小,中子泄漏也就减少了。

肯定不是电子自发的。其实化学反应中的过程比你想象的要复杂的多。原子核的引力与电子之间的斥力只是一方面,更多的作用是电子与电子之间的磁作用(磁作用决定了八电子的稳定结构)。电子由于存在自旋,所以实际上相当于小磁铁(这么比喻并不恰当,因为磁铁是经典的,而自旋是量子化的)。


#令钩尤# 为什么电子会绕着原子核不断转动? -
(13596135967): 正如前面所说,电子与原子荷带相反电荷,对电子有吸引力,为电子提供向心力.但电子又是不稳定的粒子,还有其它电子对它的斥力,所以就要不停的绕荷转动了!

#令钩尤# 金属(物质)原子里面的 电子是永远存在的吗
(13596135967): 电磁波的形成不是电子被抛射出来,而是不同能级的电子在发生跃迁的时候辐射出来的波.

#令钩尤# 电子在永不停息围绕原子核做高速运动能量由谁提供? -
(13596135967): 不需要额外提供能量,自身惯性就可维持了.真正成问题的地方是按经经典电磁学理论,电子会因为不断高速运动产生电磁波而发射能量,这样电子因能量逐渐损失而逐渐落向原子核而导致原子的坍塌.N.玻尔在他关于氢原子电子运动的理论中,应对了这个困难.指出电子的行为与经典理论描述不同——定态假设指出:原子系统中存在具有确定能量的定态,原子处于定态时,电子绕核运动不辐射也不吸收能量.至于微观粒子行为为何与宏观物体不同,电子运动并不产生电磁波,这个恐怕需要量子力学专家给出解释.而且说不定也不能给出令人满意的解释,只能说,事实就是如此,如果事实不是如此,今天就没有人能提出这个问题了.

#令钩尤# 为什么电子会绕着原子核旋转 -
(13596135967): 电子绕著原子核转这种说法其实是不对的.人们刚开始研究电子的时候,电子在原子核周围分布而不会掉进核心.开始了一种假想,最直接的也就是想象成地球和太阳的关系了.因为这样符合常理.人们好理解也好接受,但到后来,发现电子并不是围绕著原子核转动,只是按概率在原子核周围出现而已,经过科学家们的努力,创立了量子力学,得出了薛定谔方程,这样才给出了一个合理的解释,量子力学的观点与我们常见的理论是不统一的,必须换个角度去思考.就像是相对论与经典力学的关系一样.

#令钩尤# 核外电子为什么会不停地绕原子核运动 -
(13596135967): 这个是电子和原子核之间有静电力,类似与万有引力一样,电子被束缚了. 指向原子核的静电力提供向心力,使电子绕它运动. (以上是原子的行星结构模型,一般人比较能接受, 但是量子理论告诉我们电子不能同时测得位置和速度,所以电子不是你想象的一样,象一个行星,覆盖在原子核周围的是一片云,电子云,电子无时无刻不在这个空间的所有地方,只是概率大小问题.) 核外电子和原子核之间有库仑力,核外电子受到的库仑力为核外电子提供向心力,故核外电子会不停地绕原子核运动

#令钩尤# 电子为什么围绕原子核旋转? -
(13596135967): 原子核带正电荷,电子带负电荷,原子核把电子吸引,同时原子核内有强子,在一个原子的范围内产生作用力很强的强力,拉住了电子,电子为了稳定于是绕着原子核以接近光速的速度绕原子核作圆周运动,产生离心力抵消和原子核之间的引力.当然,在引力达到一定大小时,电子能被吸入原子核内,甚至原子核塌缩进入中子,实例:恒星生命结束后不断塌缩成为中子星,它的密度极大,引力也极大.

#令钩尤# 原子的核外电子不是在飞速旋转吗,为什么原子还能保持一定的形态?
(13596135967): 原子核和电子之间有强作用力

#令钩尤# 绝对零度时,原子核中的电子还会转动(包括自转和绕质子公转)吗 -
(13596135967): 绝对零度时,原子核中的电子还是会继续转动的. 绝对零度是指原子和分子停止热运动,不涉及原子内部.如果电子也停止了转动,岂不是要全部坠入到原子核中,那就发生了核反应了.原来的物质都要改变了.

#令钩尤# 原子中电子是不是一直在动地球一直在绕太阳转是不是一个永动机如果不?
(13596135967): 不是,并没有什么转换成转动的能量,转动的能量并没有改变,不需要转换.

#令钩尤# 原子中电子绕着原子核运转,这就好比宇宙中的星球运转相似,这有联系吗?
(13596135967): 从本质上来说没有直接的联系,一个属于电磁力,另一个属于万有引力.但是引力场和库仑场(静电场)有共同点就是遵从平方反比例的关系,所以运行的轨道相似.