Il termine nube di elettroni descrive l’area attorno a un nucleo atomico dove probabilmente si troveranno gli elettroni. È anche descritto come l’orbita “fuzzy” di un elettrone atomico.

Un elettrone legato al nucleo di un atomo è spesso pensato come orbita attorno al nucleo nello stesso modo in cui un pianeta orbita attorno a un sole, ma questa non è una visualizzazione valida. Un elettrone non è legato dalla gravità, ma dal Coulombforza, la cui direzione dipende dal segno della carica delle particelle., (Ricorda, gli opposti si attraggono, quindi l’elettrone negativo è attratto dal protone positivo nel nucleo. Sebbene sia il Coulomb che le forze gravitazionali dipendano inversamente dal quadrato della distanza tra gli oggetti di interesse, ed entrambi sono forze centrali, ci sono importanti differenze. Nell’immagine classica, una particella carica accelerante, come l’elettrone (un corpo circolare cambia direzione, quindi è sempre in accelerazione) dovrebbe irradiare e perdere energia, e quindi spirale verso il nucleo dell’atomo—ma non lo fa.,

Poiché stiamo discutendo di un sistema molto piccolo (microscopico), un elettrone deve essere descritto usando le regole della meccanica quantistica piuttosto che le regole classiche che governano il moto planetario. Secondo la meccanica quantistica, un elettrone può essere un’onda o una particella, a seconda di come viene misurata. A causa della sua natura ondulatoria, non possiamo mai prevedere dove nella sua orbita attorno al nucleo si troverà un elettrone. Possiamo solo

calcolare se c’è un’alta probabilità che si trovi in determinati punti quando viene effettuata una misurazione.,

L’elettrone è quindi descritto in termini di distribuzione di probabilità o densità di probabilità. Questo non ha punti di taglio definiti; i suoi bordi sono un po ‘ sfocati. Da qui il termine ” nuvola di elettroni.”Questa distribuzione di probabilità” torbida” assume forme diverse, a seconda dello stato dell’atomo. A temperatura ambiente, la maggior parte degli atomi esiste nel loro stato di terra (energia più bassa). Se l’energia viene aggiunta-sparando un laser, ad esempio-gli elettroni esterni possono “saltare” a uno stato più alto (pensa a un’orbita più grande, se aiuta)., Secondo la meccanica quantistica, ci sono solo alcuni stati specifici a cui un elettrone può saltare. Questi sono etichettati da numeri quantici. Le lettere che designano i numeri quantici di base sono n, l e m, dove n è il numero quantico principale o energetico, l si riferisce al momento angolare orbitale dell’elettrone e m è un numero quantico magnetico. Il numero quantico principale n può assumere valori interi da 1 a infinito. Per lo stesso elettrone, l può essere qualsiasi numero intero da 0 a (n -1) e m può avere qualsiasi valore intero da– l a l. Ad esempio, se n = 3, possiamo avere stati con l = 2, 1 o 0., Per lo stato con n = 3 e l = 2, potremmo avere m = -2, -1, 0, 1 o 2.

Ogni insieme di numeri quantici n, l, m descrive una diversa distribuzione di probabilità per l’elettrone. Un n più grande significa che l’elettrone è più probabile che si trovi più lontano dal nucleo. Per n = 1, l e m devono essere 0 e la nube di elettroni attorno al nucleo è sferica. Per n = 2, l = 0, ci sono due gusci sferici concentrici di probabilità sul nucleo. Per n = 2, l = 1, la nuvola è più a forma di bilanciere. Possiamo anche avere una forma a margherita quando l = 3. Le distribuzioni possono diventare piuttosto complicate.,

L’esperimento ha verificato queste distribuzioni per atomi a un elettrone, ma i calcoli della funzione d’onda possono essere molto difficili per gli atomi con più di un elettrone nel loro guscio esterno. Infatti, quando viene preso in considerazione il movimento di più di un elettrone, possono essere necessari giorni affinché il computer più grande emetta distribuzioni di probabilità anche per uno stato basso, e spesso devono essere fatte approssimazioni semplificatrici.,

Nel complesso, tuttavia, l’equazione dell’onda meccanica quantistica, sviluppata da Schrödinger nel 1926, fornisce un’eccellente descrizione di come si osserva il comportamento del mondo microscopico, e dobbiamo ammettere che mentre la meccanica quantistica potrebbe non essere precisa, è accurata.