원자의 구성을 보면 플러스 전하를 띠는 핵과 마이너스 전하를 띠는 전자로 구성되는데요. 이들은 왜 서로 딱 달라붙지 않나요
원자의 구성을 보면 플러스 전하를 띠는 핵과 마이너스 전하를 띠는 전자로 구성되는데요. 반대되는 전하끼린 서로 끌어당기는데요. 그림을 보면 전자는 핵에 붙지 않고 약간 떨어져 운동하고 잇거든요. 이들은 왜 서로 딱 달라붙지 않나요.
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.
전자는 핵과 서로 받대되는 전하를 가지기 때문에 서로 끌어 당기지만 전자는 운동 에너지를 가지고 있어 핵에 딱 붙지 않습니다 이는 양자역학적으로 전자가 특정한 에너지 준위에섬나 존재할 수 있기 때문입니다 전자는 핵에 가까이 가면 운동 에너지가 커져 그 위치를 유지하면서 핵 주위를 일정한 궤도로 회전하게 됩니다.
안녕하세요. 아하의 전기전자 분야 전문가입니다.
원자의 핵과 전자가 서로 딱 달라붙지 않는 이유는 양자역학적 현상 때문입니다. 전자는 특정한 에너지 준위에 따라 원자 주위를 특정 궤도로 돌며 존재하는데, 이는 고전적인 물리법칙이 아닌 양자역학의 원칙에 의해 설명됩니다. 전자의 위치와 에너지는 동시에 정확히 측정할 수 없다는 불확정성 원리에 따라 전자는 단순히 핵에 붙어 있는 것이 아니라 확률적으로 분포되어 있는 상태입니다. 또한, 전자가 특정 에너지 상태를 가지며, 낮은 에너지 상태로 '떨어지는' 것으로 설명할 수 있는데 이 상태를 통해 원자 주위를 일정 거리 유지하면서 돌고 있습니다. 이와 같은 양자역학적 특성은 전자가 핵에 들어붙지 않고 고유의 에너지 상태로 존재하게 되는 이유입니다. 궁금증이 해결되셨길 바랍니다.
안녕하세요. 김철승 과학전문가입니다.
원자는 양성자와 중성자로 구성된 핵과 핵 주변을 도는
전자로 이루어져 있습니다.
양성자는 양전하를 전자는 음전하를
가지고 있기 때문에 서로 끌어당기는 전기적
인력이 존재합니다.
그림에서 볼 수 있듯이 전자는 핵에 붙지
않고 약간 떨어져 운동합니다.
전자는 핵과의 전기적 인력에 의해
핵 방향으로 끌어당겨지지만
동시에 자신의 운동 속도로
인해 발생하는 원심력에 의해
핵에서 밀려나게 됩니다.
이 두 힘이 서로 균형을 이루는 지점에서
전자가 안정적으로 운동하게 됩니다.
양자 역학의 불확정성 원리에 따르면 입자의 위치와 운동
량을 동시에 정확하게 알 수 없습니다.
즉 전자의 위치를 정확하게 알면 운동량을
정확하게 알 수 없고 반대로 운동량을 정확하게
알면 위치를 정확하게 알 수 없습니다.
이 때문에 전자는 핵 주변의 특정 공간에
확률적으로 존재한다고 생각할 수 있습니다.
전자는 각각 고유한 에너지 준위를
가지고 있으며 더 높은
에너지 준위에서 낮은 에너지 준위로
떨어질 때 에너지를 방출합니다.
핵 주변에는 각 에너지 준위에 해당하는
궤도가 존재하며 전자는 이 궤도를
따라 운동합니다.
전자와 핵의 관계를 태양과 행성의 관계에
비유할 수 있습니다.
행성은 태양의 중력에 의해 끌어당겨지지만
동시에 자신의 공전 속도로 인해
태양에서 떨어져 있지 않습니다.
이와 마찬가지로 전자는 핵의 전기적 인력에 의해
끌어당겨지지만 동시에 원심력과 불확정성 원리에
의해 핵에 붙지 않고 떨어져 운동합니다.
전자는 핵과의 전기적 인력 원심력 불확정성
원리 에너지 준위 등의 복합적인 작용에 의해
핵에 붙지 않고 떨어져 운동합니다.
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