Question

Какова энергия притяжения электрона к ядру?

Answer 1

Энергия притяжения электрона к ядру атома может быть рассчитана с помощью закона Кулона, описывающего взаимодействие между зарядами. Учитывая, что электрон имеет отрицательный заряд (-е), а ядро ​​атома имеет положительный заряд (+Ze), где Z – заряд ядра (количество протонов), вы можете рассчитать эту энергию с помощью следующей формулы:

Энергия притяжения = - (k*(e*Ze))/r

где:

k - электростатическая постоянная (примерно 8.988*10^9 Н∙м²/кг²),
e – заряд элементарного электрона (примерно 1.602*10^(-19) Кл),
Ze – заряд ядра (количество протонов в ядре, выраженное в зарядах элементарного заряда e),
r – расстояние между электроном и ядром.
Расстояние r обычно выражается в метрах (м). Общей энергией притяжения электрона к ядру является отрицательное значение, поскольку эта сила притяжна. Переменные Ze и r зависят от конкретного атома.

Answer 2

Энергия притяжения электрона к ядру в атоме описывается в рамках квантовой механики. Она зависит от заряда ядра, заряда электрона и расстояния между ними. Математически это описывается уравнением Кулона, которое определяет потенциальную энергию взаимодействия между электроном и ядром.

Потенциальная энергия взаимодействия двух точечных зарядов (Q1 и Q2) в вакууме может быть вычислена следующим образом:

$U = \frac{k \cdot |Q1 \cdot Q2|}{r},$

где:

• $U$ - потенциальная энергия взаимодействия,
• $k$ - электростатическая постоянная (приближенно равна $8.99 \times 10^9 \, \text{Н} \cdot \text{м}^2/\text{Кл}^2$),
• $Q1$ и $Q2$ - заряды электрона и ядра соответственно (заряд электрона примерно равен $-1.602 \times 10^{-19}$ Кл, а заряд ядра зависит от элемента и изотопа),
• $r$ - расстояние между электроном и ядром.

Энергия притяжения будет отрицательной, так как электрон и ядро имеют разные знаки заряда и притягиваются друг к другу.

Для конкретного атома значение этой энергии будет зависеть от радиуса орбиты, на которой находится электрон. В атомах с разными номерами атомных зарядов (разными элементами) и изотопами могут быть разные энергии притяжения между электронами и ядрами.