自由電子と軌道電子のエネルギー準位

質問

電子のエネルギー準位は、自由電子が最も高く、次いで最外殻軌道電子、最内殻K殼軌道電子が最も低いのですね。自由電子の速度が最も速く、最内殻K殼軌道電子の速度が最も遅いのですね。

太陽系では水星の公転速度が最も速いので、原子では正反対ですよね。原因としては外殻にマイナス電荷の軌道電子がより多く、外殻軌道電子の方がクーロン斥力をより多く受けるので、内殼軌道電子より速く動かされているからですか。

回答No.1

Winter_5 · ベストアンサー

4000字と言えばかなりの量になる。
改良したと思われる。

貴方の質問に答えたいのだが、内容が難しい。
私は電子って何か、いまだにわからないからだ。

仕方がないので、これにて、失礼します。

お礼

回答者様は回答の正確さを大事にしてくださっているのですね。良心的で正直で謙虚、お友達が多いと思います。電子は粒子であり波動であり…、私自身、何を質問しているのか分かっていないです。ありがとうございます。

回答No.2

QCD2001

＞太陽系では水星の公転速度が最も速いので、原子では正反対ですよね。

いいえ違います。
量子論的な解説は難しすぎるので、間違いであることを承知の上で古典論的な話をします。
原子核に近いほど原子核から受けるクーロン引力が大きいので、軌道運動による遠心力がこのクーロン力と釣り合うためには、電子はより速く運動しなければなりません。ですから、内側の電子ほど速く運動しています。

ところで、電荷が球面に一様に分布しているときに、外部から電荷をもつ粒子を持ってきて、球面の内部に入れて、球面の電荷から内部の電荷がどんな力を受けるのか計算をすると、結果はゼロになります。つまり球面に分布している電荷から、内部に入れた電荷が受ける力は、球面のあちら側の面に分布するの電荷から受ける力と、こちら側の球面に分布する電荷が打ち消し合って、その合力がゼロになってしまうのです。

原子の内殻にいる電子が、外殻にいる電子から受ける力は、周回運動をしていて原子の向こう側を回っている電子から受ける、こちら向きの斥力と、原子のこちら側を周回運動をしている電子から受ける、あちら向きの斥力とが互いに打ち消し合って、外殻電子から受けるクーロン力はゼロになってしまいます。従って、「外殻電子からのクーロン力を受けて」というのは全くの間違いです。

お礼

量子論と進化論は私には理解が難しいです。

オカンが宇宙と原子と同じと言っていたので、私も水星と同じく最内殻K殼軌道電子が最速と思うのですが、エネルギー準位が最低と位置付けられているのと矛盾しているような…。

原子の真ん中の原子核では外殻軌道電子から受けるクーロン力の合計はゼロですよね。太陽系惑星の軌道計算は万有引力だけですが、原子内電子の軌道計算ではクーロン引力源とクーロン斥力源が多数、外殻と内殻でどちらの電子が速いか計算が複雑ですね。

私の生まれ故郷姫路出身のミルクボーイ内海さんの相方さんの物真似、上手くいかず毎回失礼しております。分かりやすい古典のお話をありがとうございます。