原子核の周りを電子が回っているのはどうしてでしょう？

質問

基本的な質問ですが、
原子核の周りを電子が回っているのはどうしてでしょうか？
教科書でそういうものだと教えられましたが、
でも、どうしてそうなのかということは聞いた覚えがありません。
それが物質が安定する姿なのでしょうか？
回っているより静止している方が安定するように思えるのですが。
エネルギーをどんどん使えば寿命も短くなります。
いったい、ぐるぐる回る理由は何なのでしょうか？
止まっている電子というものはないのでしょうか？

よろしくお願いします。

回答No.7

pyon1956 · ベストアンサー

皆さんが書いてらっしゃるように
1.そもそも電子はまわってなどいない。ただ、そういうモデルで考えていた時代もあるし、また簡単な問題ならそういうモデルでも誤差の範囲で正しい解答が得られる場合もある。電子雲という表現をご存知ですか？
2.止まれない。それって例えば飛行機から飛び降りて空中に静止するのと同じですね。電子はマイナスの電荷を、原子核はプラスの電荷を帯びていますから引力が生じています。だから静止しようとするとその引力に対して逆の力をかけないといけません。それではそれこそエネルギーを消費してしまいます。
3.そもそも運動は一定の速度での運動の場合エネルギーを消費（正しい言い方ではないのですがまあここはよしとしましょう）しません。速度を変えようとするのが力で、力が働いた時間に応じてエネルギーが変動します。
円運動の場合はもうすこしややこしいのですが、これは実は落ち続けている状態なんです。ただし落ちる方向が変化しています。円の中心に向けて、なんですが運動すると運動体と円の中心の間の方向が変わりますから。
さらに荷電粒子の運動は電磁波の発生（当然エネルギーも変化する）を伴いますから実際はもう少しややこしい話になります。しかしこの場合も静止する事ができたとしてそのためにはむしろエネルギーを消費します。

ただ、疑問に思ってらっしゃる事の中心は2.の内容のようなので、それは勘違いですよ～と申し上げておきます。
なあおこのあたりをちゃんとお知りになりたいのであれば、
初期量子論の歴史と、初歩的な量子力学はどうしても必要です

回答No.8

sak_sak

例えば月は地球に向かって“落ちて”いるのですが、衝突しないのは円運動しているためです。
原子核と電子についても同様で「原子核と電子が衝突しないために円運動している」と言っても良いと思います。
ですから「電子が静止しないで回っているのか」という問いは「どうして電子は原子核とくっつけないのか」という問いに昇華できます。

すると
・どうして電子は原子とくっつけないのか
・電子が回っているのにエネルギーは減らないのか
という2つの問いが残るわけですが、量子力学の土台となっている「ボーアの仮説」について勉強していただけると良いと思います(参考URL参照)。
私の理解するところでは「理由はわかっていないが、そのように仮定することにすると、様々な現象を説明できる」ということです。
つまり「そういうものだ」という説明しかできないんですね。「どうしてそうなのか」は世界中の誰もわからない、ということです。

参考URL：

http://www.geocities.jp/gibsccn/ryoshi6.htm

回答No.6

russy1

私は素人ですが、肉まんの皮を電子と考えることにしています。厚い所も薄い所もありますがひとつながりの一個の電子と考えています。私の場合は試験などもありませんので気楽にしていますが、このように考えれば肉まんがつぶれる事が電子が動くということに対応するかなとも思っています。

回答No.5

kantsu

こんにちは。私は大学で電気系を専攻している学生です。ですから専門ではありません。正直回答にあまり自信はありませんが、半導体を勉強したときに少しふれたので回答してみます。
　原子がどのような構造になっているかを理解するには「量子力学」という、ものすごく難しい教科を理解する必要があります。前に回答されている方々もおっしゃっておられますが、本当のことを言えば、電子は原子核のまわりの一定の軌道上を回っているわけではありません。高校とかで習うこととはまるで違うことになりますね。原子核のまわりにいる電子がどのように動いているかを正確に図に書くようなことはできません。量子力学では「不確定性原理」なんて言うらしいです。ただし、波動方程式という式を用いると、電子が原子核のまわりのある場所にいる確率を示すことはできます。そしてこの電子の存在確率が原子核を中心とする円上で高いのです。結果的に、電子は原子核を中心とする円上にいるときが多いことになります。つまり、電子は原子核を中心とする円上にいることが多いけど、実のところどのように動いているかを表すことはできないんです。
　高校などで学ぶ、電子は原子核のまわりの一定の円軌道場を回っているというのは、確かに正確ではありません。この考え方は「ボーア理論」などどよばれ、量子力学という学問が確立する前の考え方です。しかしこの考え方は、原子や電子の特性を理解するだけならば十分なんです。ですから、現在も高校などで教えているわけです。そして、「ボーア理論」にたいしてyoshinobu_09さんが抱いたような疑問を持った人が量子力学という新たな学問を確立したわけです。ですから、yoshinobu_09さんも量子力学を勉強してみてください。そうすれば、謎が解けると思います。かなり難しい学問ですが…。

回答No.4

inaken11

中学か高校で、化学式で電子のやり取りを説明するのに、電子がｎ個回っているという説明がやりやすかったのですが、大学では、電子は雲のような存在、と言うように習います。
２０年も前のことなので忘れてしまった。

回答No.3

sekisei

＞エネルギーをどんどん使えば寿命も短くなります。
原子の周りを回っているだけではエネルギーを消費しないようです。

また、電子が静止してしまうと原子核に落ち込んでしまいます。
そのため静止した電子を持つ原子は存在しないと思います。
http://mext-atm.jst.go.jp/atomica/dic_0945_01.html
（参考URLが即座に電子が止まったことにはならないと思いますが挙げておきます）

回答No.2

Piazzolla

原子核の周りを電子が回っているということは、最初にそう習いますよね。でも、もっと高度なことを学ぶとだんだん原子のモデルも変わった形で表されてきます。
参考URLをみてください。

参考URL：

http://www.geocities.jp/hiroyuki0620785/k0dennsikotai/1elctron.htm

回答No.1

maekawadesu

坂道に物体が静止することは不自然ですよね。
同じように動いている（回っている）方が安定なこともあるのではないでしょうか。
また、回っていることと、エネルギーを使うことは必ずしも一致しないと思います。
最後に、電子は原子核の周りを回っているのではなく、原子核のあたりに存在していると考えたほうがよいと思います。