In der Definition einer s-Shell finden Sie, dass ihre $ \ ell $ -Nummer Null ist. In klassischen Begriffen entspricht dies einer Umlaufbahn mit einem Umlauf- oder Drehimpuls von Null - was für ein großes Objekt eine klare Unmöglichkeit darstellt. Für ein Elektron ergibt sich das eigentümliche Ergebnis, dass sich jedes Elektron in einer beliebigen Hülle klassisch durch den Kern hin und her bewegt und nicht um ihn herum. In einem merkwürdigen Sinne haben Sie gerade gefragt, was genau passiert: Die klassische Analogie ist, dass die Elektronen durch den Kern gehen, weshalb sie eine so schöne sphärische Symmetrie haben.
Der zweite Teil Die Antwort ist jedoch, dass Elektronen nicht durch den Kern gehen können, es sei denn, sie sind enorm energiereicher als diejenigen, die in einem typischen Atom mit kleinem Kern zu finden sind. Es ist klar, dass dort ein Paradoxon vor sich geht!
Die Auflösung des Paradoxons ist, dass geladene Teilchen mit sehr geringer Masse durch Quantenregeln behandelt werden müssen. So verhält sich das Elektron beispielsweise nicht wie ein genau definiertes Teilchen, sondern wie eine stehende Welle. Diese stehende Welle kann wiederum als zwei simultane Versionen des Elektrons betrachtet werden, eine (zum Beispiel) im Uhrzeigersinn und die andere gegen den Uhrzeigersinn. (In der realen Situation gibt es unendlich viele solcher Komponenten. Ich suche nur ein einzelnes Paar aus, das das Prinzip demonstriert.)
Jede dieser Komponenten kann außerdem als durch das starke sphärische Ladungsfeld des Kerns gebrochen angesehen werden, das sich um ihn herum krümmt, ohne ihn zu treffen. Diese Brechung ist nicht dasselbe wie eine Attraktion. Tatsächlich ist es dieser Brechungseffekt, der verhindert, dass die Dichte der Elektronenwolke am Kern unendlich wird - das heißt, dass sie auf den Kern trifft. Wenn Sie darüber nachdenken, wie ein Wassertank dazu führen kann, dass ein Lichtstrahl von der Oberfläche abprallt, anstatt in den Tank einzudringen - und das ist eine schreckliche Analogie, ich weiß, ich weiß -, können Sie sich zumindest ein Bild davon machen, wie eine Zunahme " Die optische Dichte "in Richtung eines zentralen Punktes könnte das Licht fernhalten, anstatt es näher zu bringen.
Bei einem Elektron, das sich" wie "zwei Wellen verhält, die sowohl im Uhrzeigersinn als auch gegen den Uhrzeigersinn laufen, krümmen sich die kombinierten Wellen eher um den Kern als um auffällig. Dies ist eine sehr quantenartige Art von Ereignis, da für ein klassisches Objekt eine solche "Aufspaltung" des Objekts einfach nicht möglich ist und das Objekt einfach direkt in die Quelle der Anziehung eintaucht. Wenn Objekte jedoch leicht genug sind, steht diese Art von partikelartigem Verhalten dem Objekt einfach nicht mehr zur Verfügung. Stattdessen erhalten Sie Wellen, die sauber und mit perfekter sphärischer Symmetriekurve um den Kern herum verlaufen und nie genug Energie erhalten (was ihn partikelähnlicher macht), um sich direkt mit diesem Kern zu verbinden.
Beachten Sie schließlich, dass Elektronen eindringen s (und andere) Shells kombinieren notwendigerweise mehrere Pfade gleichzeitig. Für jedes "Bild" des Elektrons, das sich im Uhrzeigersinn bewegt, muss es auch ein genau ausgleichendes "Bild" desselben Elektrons geben, das sich gegen den Uhrzeigersinn bewegt, damit sich die beiden Bilder immer auf einen Orbitalimpuls von Null ausgleichen. Was für eine erstaunliche Sache das ist! Und eine wichtige Sache auch, da dies die Chemie ermöglicht.
Also, gute Frage, auch wenn es an sich eher eine physikalische Frage als eine chemische Frage ist. Aber es ist so eine wichtige chemische Frage! Es ist wie zu fragen, wie der Motor, der das Auto antreibt, funktioniert. Sie können davon ausgehen, dass alle Autos und Fahrzeuge Motoren haben und dass sie alle auf eine bestimmte Weise funktionieren. Manchmal ist es jedoch schön, etwas tiefer einzutauchen und zu verstehen, warum diese besonderen Dinge die Dinge bewirken, die die Chemie ermöglichen - das heißt, wie der Motor wirklich funktioniert.