Strona głównaPytania → Dlaczego energia elektronów w atomie...

Dlaczego energia elektronów w atomie jest ujemna?

Pytanie

Pyta Igor

Dlaczego energia elektronów w atomie jest ujemna?

Odpowiedź

Odpowiada Mikołaj Misiak

Energia satelity krążącego wokół Ziemi jest sumą jego energii potencjalnej i kinetycznej. Energia kinetyczna jest nieujemna, natomiast energia potencjalna byłaby równa zero gdyby satelita znajdował się nieskończenie daleko od Ziemi. Gdy satelita zbliża się do Ziemi, jego energia potencjalna maleje, czyli staje się ujemna. Jeśli satelita krąży po orbicie stacjonarnej w skończonej odległości od Ziemi, to suma jego energii kinetycznej i potencjalnej jest ujemna.

Podobnie, jeśli elektron krąży po orbicie stacjonarnej wokół jądra, to suma jego energii kinetycznej i potencjalnej jest ujemna. Ten wniosek pozostaje słuszny również wtedy, gdy elektron potraktujemy jako cząstkę kwantową i obliczymy energię jego funkcji falowej rozpościerającej się w postaci tzw. chmury elektronowej wokół jądra.

Uwaga dodatkowa: W eksperymentach mierzymy tylko różnice energii między różnymi stanami, a nie same energie. Przyjęcie, że jeden ze stanów odpowiada energii zerowej, jest tylko kwestią konwencji. W przypadku Ziemi i satelity przyjęliśmy, że stan o zerowej energii odpowiada sytuacji, w której oba obiekty znajdują się nieskończenie daleko od siebie, a ich prędkość względna wynosi zero. Taką samą konwencję stosujemy w przypadku elektronu i jądra atomowego.