円軌道における電子の存在条件について

化学完全に初心者です。
授業で見たスライドがよくわからなかったので質問します。
添付画像の赤い点で示した場所に、電子は絶対に存在しませんか？滅多に存在しないだけですか？それとも普通に存在し得たりしますか？

No.3 ベストアンサー 回答者： head1192 回答日時： 2020/07/19 18:15

電子の存在確率は、重ね合わせで記される。

たとえば、実線の線上に存在する確率が８０％、実線と点線の間に存在する確率１９．９９％、それ以外０．０１％。

しかし、電子は原子内でとびとびのエネルギー準位しか取れない（離散）。
こらによって電子は電子軌道に安定して存在することができるし、各電子軌道が存在できる。
もし一時的にそこから外れる電子があるとしても、瞬きよりも速やかにエネルギーを放出あるいは吸収して、許される電子軌道に速やかに収まる。

そして、そういう電子の存在確率は、ゼロであるか極端に低い。
しょっちゅうそういう電子が現れるようでは、電子のエネルギー離散傾向が崩れるからである。

量子論の不確定性原理に基づけば、上のような言い方しかできない。

この回答へのお礼

1番知りたいことを教えてくださったのでベストアンサーにさせて頂きました。(他のお二人方の回答も本当に勉強になりました。)
スライドでは離散などの言葉がキーワード的に書かれていて難しかったのですが回答で使われていたのでとても参考になりました。実線と点線の間にいる確率というのもあるんですね。しかも意外と高くて驚きました。どうして居ることが少ないのかなど、とても勉強になりました。本当にありがとうございました。

お礼日時：2020/07/19 19:37

No.2 回答者： yhr2 回答日時： 2020/07/19 17:12

誰も見たことはありませんが、その程度の大きさの世界では「電子」は「粒子」としてだけでなく「波動」としてふるまうので、そもそも「どこにいる」ということが定義できないようですよ。

なので「存在確率は 0 ではない」ということのようですし、「確実にそこにある」ということもいえないようです。

線で書かれている「電子の軌道」らしきものも、「波」と考えると「周の長さ = 波長の整数倍」となる半径の軌道だけに安定して存在し得る、ということを言いたいものだと思います。

この回答へのお礼

0ではないけど確実にいるとも言えなくて、周の長さが波長の長さの整数倍になる半径の軌道には安定して存在し得るんですね。電子のいる場所が分かってきました。ありがとうございました。

お礼日時：2020/07/19 19:31

No.1 回答者： むらさめ 回答日時： 2020/07/19 16:58

ある確率のもとでそこに電子が存在する可能性がある、という答えになります。

この質問は化学の質問とされているのですが、現代物理学の基礎である量子力学の不確定性原理や波動関数を解いて求める問題で、物理学的には結論が出たような出ていないような問題です。
波と粒子の両方の性質をもつ　量子　という概念で考えないといけない問題なのでとても難しいですし、前述のように未完な部分もあるようです。

電子や原子核を構成する陽子や中性子は、本当は粒子ではなく量子であるので、その位置やエネルギーは確率的に議論しないといけないです。
電子は質量が小さいので量子として性質が陽子や中性子よりも強く出ます。
そこに存在するかどうかは確率的にしか議論できないです。

そこら辺をぶっ飛ばして、中学や高校では化学の単元では、円軌道のような抽象的な考え方で教えています。
現実はもっと複雑で難しい部分なのでこんなものだと頭に入れておくのが良いと思います。

この回答へのお礼

陽子や中性子も量子というのを初めて知りました。電子だけとりたてて説明されたのもこういう理由があったからなんですね。とてもわかりやすかったです。ありがとうございました。

お礼日時：2020/07/19 19:24