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素朴な疑問です。
原子核はプラス、電子はマイナス。なのになぜ電子は原子核に落下しないのですか?

gooドクター

A 回答 (6件)

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この回答へのお礼

回答、ありがとうございます。
この程度の疑問は、以前にも誰かが考えているだろうとは思っていました。
勉強になりました。
今後ともよろしくお願い致します。
 

お礼日時:2012/03/27 19:54

質問された方は、なぜ電子が原子核に落ちていくと思うのですか?


#1の方が回答されているように、地球が太陽にまっすぐ落ちていかないのと同じように見える現象であり、不思議に思う理由はなさそうです。また、それを説明するのに必ずしも、量子力学は必要ありません。クーロン力で十分説明できるものです。

この質問はどっかで聞いてきた話なのでしょうが、質問のポイントが違います。
一般に荷電粒子が円運動すると、その粒子は電磁波を放射します。電磁波として放射した分の運動エネルギーは減少していき、円運動を生じさせる中心力に引かれて、中心に落ちていきます。
しかし、実際にはそんなことは起こっていません。これが、量子力学が確立される前には説明のできない謎だったのです。単にプラスとマイナスが引かれて落ちるというだけの話ではないです。

なぜ落ちないのかというと、それが一番安定な位置だからです。
これは、エネルギーの値をとびとびにしかとることができないという量子力学の前提に関係します。原子核に落ちていくには、電子のポテンシャルエネルギーが無限に小さくなっていかなければなりませんが、「なぜか」そういうことにはなりません。

ウィキペディアに、水素原子のどこらへんに電子があるかというグラフがありますのでリンクを張っておきます。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%B0%B4%E7%B4%A0% …
下の方にある「動径分布」のグラフがそうです。
また、このウィキペディアの記事の内容が、あなたの質問に直接答えるものといえるかもしれません。つまり「これらの解しか存在しない」ということ。

直感的なアナロジーとしては、ド・ブロイの説明がわかりやすいかもしれません。
電子というのはある波長をもった波として運動しており、軌道の長さ(円周の長さ)が電子波の波長の整数倍のところでしか存在できない、というものです。
例えば、整数倍+半波長の長さがあったら、波が一周してきたところで山と谷が重なって打ち消しあってしまいますからね。
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この回答へのお礼

回答、ありがとうございます。
質問に質問で答える方が、自分には苦手で、・・・
また、リンクの程度が、自分にはちょと高等すぎて、・・・
でも、一番最後の部分が一番わかりやすかったです。

お礼日時:2012/03/27 20:06

量子化学が専門の者です。



ほとんどの方は「落下しない」と思っていますが、しますよ?
ただそれは、月が地球に落ちてくるような観念とは違います。

電子が周回軌道を描いていないという事は、高校3年の化学で勉強すると思います。
以下の話はそこがスタート地点です。

原子核はプラスで、電子はマイナスというように教わりますが
マイナス電荷の原子核や、プラス電荷の電子もあります。

ただ、そういったものは「不安定」で、エネルギーを出したりもらったりして
プラス電荷の原子核になったり、マイナス電荷の電子になって初めて「安定」します。

電子が原子核に当たってしまう可能性はもちろんあります。
当たっても上記の理由でエネルギーの授受が行われないだけです。


ではなぜくっつかないのか?と思うでしょうけど、それも上記に答えがあります。
それは電子が、エネルギーを持っているから、です。
この場合のエネルギーとは、飛び回る力、だと思ってください。

飛び回る力があった方が電子は安定するんですね。

ちなみに学問的には、電子を個体的には考えず、電子の存在する空間が持つエネルギーを考えます。この方が考える上で都合が良かったりします。
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良い質問だと思います。



直接的な回答は他の方にゆずるとして、そもそも「現物がなぜか落下しない」のです。本当のところは良く分かりません、ですから色々な人が適当な理由をつけて落ちないことを説明したり、落ちないとしたらこういう性質なはずといった理論を作ったりしています。

イメージとしては、電子をつぶつぶの粒子ではなく、波だと考えれば、なんとなく分かったような気に成れるかも知れません♪
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こんにちは。



電子は原子核の周りを円運動しているわけではなく、雲のように確率分布をしています。
つまり、1個の電子が無限個に分身の術を使っています。
これのことを「軌道」と呼びますが、地球の周りを月が回っているような軌道とは全然違います。
これは量子力学を学ぶとわかります。

図があるとわかりやすいですね。
サイトを紹介します。

http://hourousha222.blog46.fc2.com/blog-entry-5. …

http://frkz.woodpiece.com/note_o4.html
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私も素人ですが,月が地球に落下しないように,電子の遠ざかろうとする力と,原子核の引力が均衡を保つているからじゃないですかね。

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