水素原子まわりの電子のエネルギー

質問

水素原子のまわりの電子のエネルギーが負であるのはなぜでしょうか??
教えてください!!

回答No.2

sanori

こんばんは。

本当は、量子力学的に説明しないといけないんでしょうけど、

原子核（プラスの電荷）によって、電子（マイナスの電荷）が束縛されているわけです。
電気の力は重力と同様、２つの物体の距離の二乗に反比例します。
両者が近づくにつれて、力は大きくなっていきます。
そして、距離がゼロになる極限では、力は無限大になります。

そして、ポテンシャル、位置エネルギーは、距離の１乗に反比例します。
２乗と１乗の違いはありますが、距離がゼロになる極限では、やはり、ポテンシャル、位置エネルギーは無限大になります。

無限大のところを基準にしてエネルギーを考えると、無限大に何の数字を足したり引いたりしても、無限大になってしまい、ポテンシャル、位置エネルギーは、どこの場所でも同じ、ということになってしまいます。
それでは困りますよね。

よって、ポテンシャル、位置エネルギーの基準は、距離がゼロの地点ではなく無限遠点にするのが合理的な考え方ということになります。

無限遠点でのポテンシャル、位置エネルギーは有限です。
無限遠点は、ポテンシャル、位置エネルギーが最も大きい地点です。
（高いところにあるものほど、位置エネルギーが大きいというのはおわかりですよね？　つまり、遠いほどエネルギーが大きいのです。）
ですから、無限遠点を基準（位置エネルギー＝ゼロ）にすると、無限遠点よりも近い点のポテンシャル、位置エネルギーは、全てマイナスになります。

お礼

すごく分かりやすくありがとうございます!!
助かりました!!

回答No.1

rabbit_cat

（普通は）無限遠点を基準にして位置エネルギーを定義するからです。