原子核と電子について

質問

最近科学にはまりました。
素人的な考えですが原子核がプラスの電荷、電子がマイナスの電荷を持っているなら、いずれプラスとマイナスが引き合い電子は原子核にくっついてしまうと思うのですが。
何かしらの力が働いてくっつかないのでしょうか。
知っている方が居らしたら教えて下さい。

回答No.6

First_Noel · ベストアンサー

質問者さまのイメージは古典的なものですが，
実際には量子論的に考える必要があります．

なぜなら，荷電粒子が加速度運動（円運動は中心方向に
力の働く加速度運動ですので）すると，
＃５さまおっしゃるように電磁波を出して運動エネルギーを
失って原子核に落ちてしまいます．

電子の軌道は存在確率の分布であって，原子核に接するような辺りでは，
波動関数は殆ど０になりますから，めったなことでは電子は
原子核に落ち込まないことになります．

＃５さまおっしゃるエネルギー準位の下限（基底と言います）は，
それより下のエネルギー（つまりもっと原子核に近い軌道）に
なろうとすると，電子自らの波動関数が打ち消し合ってしまうからで，
それは「そういうものだ」と認識するしかないように思いますが，
そこまでは私もはっきりとは申せません．．

回答No.7

mmky

追伸まで

質問者さんの意図に反して「電子は落ちる」なんかを書き込みましたので回答があらぬ方向にいっちゃいましたね。ごめんね。電子はね。落ちるほうを考えるのが理論的に面白いからなんですね。落ちない理論はいっぱいあるんですね。この際ですから、ついでに重力崩壊まで行きましょうかね。星が寿命を迎えますと、大きな星は重力崩壊を起こして中性子星になるというのがあるんです。
すさまじい崩壊で星が小さくなってしまうんですが、このとき電子も陽子に落ち込んですべてが中性子になってしまうというものなんですが、何故かマイナスの原子の話は聞いたことが無いんです。急激に収縮するので複数の電子が陽子に落ちる確率もありそうですよね。その場合はマイナスの原子が出来ちゃう可能性はありますね。反粒子ですね。でも重力崩壊でマイナスの原子は聞いたこと無いんです。名前もありませんから陽子の反対で陰子とでもなずけますかね。というように落ちるという命題は面白いので、疑問をいつまでも大切にしてくださいね。常識なんかは素粒子の世界には存在しないと思ってがんばってくださいね。
追伸程度に

回答No.5

grothendieck

原子核の周りの電子の運動を古典力学と古典電磁気学で扱うと電子は電磁波の放射でエネルギーを失い、原子核に落ち込んでしまいます。重力波の放射はずっと弱いので地球は太陽に落ち込まないのです。量子力学で扱うと最低のエネルギー準位があり電子は原子核に落ち込みません。なぜエネルギー準位に下限があるかというと不確定性原理があるからではないでしょうか。ただしmmkyさんが言われるような電子と陽子が中性子に変わる現象(K electron capture)もあります。これは電磁相互作用ではなく、弱い相互作用で起ることなのでここで議論していることとは別のこととも考えられますが、なぜK電子だけが捕獲されるのかはわたしも知りません。

回答No.4

mmky

参考程度に
電子は原子核にくっついてしまうと思うのですが。

プラスの原子は陽子といいますね。電子と陽子の関係は皆さんの回答のとおりですね。
でも電子も落ちるんですね。電子が陽子に落ちますと中性の原子になるので、名前も変わって中性子といいますね。だから電子も落ちるんですね。落ちることも考えに入れると楽しいですね。

回答No.3

sitann

ボールにロープをくくりつけて自分中心にぐるぐる回しているところを想像するとわかりやすいですよ。
・ロープはプラスとマイナスで引き合う力
・ぐるぐる回ることによって生まれる遠心力は電子のもつ遠心力（電子は原子核の周りをまわっているので）
　｛地球が太陽の周りをまわっているのも似たようなものなんですよ♪｝

回答No.2

futunohito

専門ではないので詳しく解説できませんが・・・．
一応，電子が原子核の周りを円運動していると考えると
Solarsystemさんがおっしゃるようにクーロン引力が生じます．円運動しているということは，斥力として遠心力が生じていて，この遠心力とクーロン引力とがつりあっているので定常的に円運動が可能になっていると考えられているというのではいかがでしょうか（ちょっと簡単過ぎますが）．このへんを勉強すると，ラザフォード，ボーア，デュブロイ，シュレジンガー，・・・と有名どころの名前がバンバン出てきますよ．

回答No.1

rei00

どの程度の説明をお望みかよく分かりませんので，詳しい事は専門家の方にお任せするとして，下記サイトが参考になるかと思います。

　◎ インターネット・セミナーへの御招待

　御質問に対する回答は「(1) ミクロの世界 - その１ - (原子の世界の謎) 」の「第４部： 電子と波　真の原子の構造は？」にありますが，最初から見ていかれた方が理解しやすいかと思います。

　ご参考まで。

参考URL：

http://www2.kutl.kyushu-u.ac.jp/seminar/I-seminar.html