「原子核に近い原子軌道ほどそのエネルギーが低い」について質問があります

質問

「原子核に近い原子軌道ほどそのエネルギーが低い」について質問があります。
このときのエネルギーとは、何のどういったエネルギーなのでしょうか？
またどうしてエネルギーの変化が起こるのでしょうか？
どなたか数式などを使わずに教えて下さい。
宜しくお願いします。

回答No.1

alwen25 · ベストアンサー

＞このときのエネルギーとは、何のどういったエネルギーなのでしょうか？
電子のポテンシャルエネルギー

＞またどうしてエネルギーの変化が起こるのでしょうか？
量子力学を使うまでもなく、古典電磁気学で、クーロン引力が原子核に近いほど
大きくなるので当然です。

正確には、量子力学で計算する必要がありますが。
（古典電磁気学だと原子核と電子がくっついてしまう）

補足

ご回答有難うございます。
回答者さんのお答えで考えると、原子核近くのクーロン力が大→電子のポテンシャル大→原子核に近い原子軌道のエネルギー大　ということになりませんか？
独学なので的外れな考えでしたらすみません。

回答No.4

htms42

惑星の運動でも人工衛星の運動でも同じです。
位置エネルギーは位置だけで決まります。
でもその位置にじっとしているわけではありません。
動いていれば運動エネルギーがあります。
惑星の軌道は位置エネルギーと運動エネルギーの和が保存しているということで決まります。
近いところは速く、遠いところはゆっくり動く（ケプラーの第２法則）というのは位置エネルギーと運動エネルギーの交換が起こっているからです。
人工衛星の軌道であれば全エネルギーは連続的に変えることができます。
原子の軌道の場合は全エネルギーを連続的に変えるができません。とびとびの値をとります。
原子核からの距離が大きくなれば位置エネルギーが大きくなることは確かです。でも電子のエネルギーと言えば位置エネルギーと運動エネルギーを合わせたものです。位置エネルギーだけではありません。

お礼

ご回答有難うございました。

回答No.3

lv4u

現代科学は、実証主義ですね。実験を行いモデル化して数式にあてはまることを示す。
つまりは、実験した範囲内で矛盾ない理論なら、どんなモデルでも良いわけです。ただし、シンプルなほうがベターだし、できるだけ適用範囲が広いほうがいい。
質問者さんの疑問は、たぶん他の回答者さんの内容で解決するかもしれませんが、たぶん完全には納得されないのでは？

日本ではＴＶでＵＦＯの話題が出るときは「ほんとにあった？トンでもな話」的にとりあげますが、海外では普通のニュースでしばしば冷静に「ＵＦＯが出現しました」なんて流しているそうです。現代科学では、絶対にありえないＵＦＯの飛行能力です。

現代科学では解明できていない原子・電子に働く力、あるいはエネルギーの理論があるのだと思います。その壁を突破すれば、地球から月まで数分で到着するというＵＦＯの建造も可能になると思います。

当然ながら、既存の理論を学ぶことが必要です。が、既存の理論や専門用語を覚えたり、数式を学んだだけで満足せず、「この理論はまだ不完全なんでは？自分がもっと良い理論を構築するぞ！」というチャレンジャーになってほしいと思います。

お礼

ご回答有難うございます。
仰る通り分かった気はするのですが、何故か完全に納得はできていない気もしています。
ただ情報が不足しているだけかもしれませんが、自分でもう一度考え直してみようと思いました。

回答No.2

alwen25

電子と原子核の電荷の符号は逆なので、
原子核に近い原子軌道では、
電子のポテンシャルエネルギーが小さくなります。

電磁気学が分からないならば、古典力学の例を
出します。
この場合の力は、重力（万有引力）ですが、
地球から離れるにしたがってポテンシャル
エネルギーは大きくなります。

高いところにある物体ほどポテンシャル
エネルギーが高いということです。

電子と原子核の間で働く力は
クーロン引力なので、これと
同じことになります。

お礼

丁寧に教えて頂き、とても分かり易かったです。
ありがとうございました。