原子中的电子为什么不被原子核吸引,电子和质子为什么不无限靠近

中学的时候老师就告诉我们电子围绕着原子核运行，也告诉我们原子核电荷是 ，电子电荷是-，也许当时有很多同学都想到了一个问题，正负电荷会在库仑力的作用下相互吸引，最后中和，可能这个念头一闪而过，但肯定有很多朋友提出问题来了，不知道各位的是老师怎么回答的，有没有给出令人信服的答案，我们今天来简短讨论一下！

一、原子模型

我们现在已经知道原子核周围环绕这一团概率云模式存在的电子，无休无止，除非温度达到绝对零度-273.15℃，但即使如此也仅仅是停止热运动，而在量子物理的视角中，电子的运动永不停息！

1803年时，道尔顿提出了原子是一颗不可分割的实心球理论，他认为这是我们世界中所有物质都是由这种不可分割的小实心球构成！尽管现在看起来似乎有些可笑，但那是现代微观粒子模型的第一步，已经难能可贵了！

而随后的汤姆逊模型-卢瑟福模型-波尔模型，越来越接近现代原子模型，一直到薛定谔的电子云模型，我们认识的电子清晰的轨道模型到模糊的电子轨道，到最后它的能量和位置不可能同时测定的量子力学模型！

二、电子的跃迁和泡利不相容原理

物质种类属性是由原子核中的质子数决定的，但它的部分化学属性却是有其核外电子所决定，不同物质的原子的核外电子分布是不一样的，它们都在不同的轨道上以概率云模式出现，请注意，电子尽管是以概率方式出现，但它只会出现在相应的能级附近！

而电子获得外界能量输入后，将会跃迁到更高的能级，但这不是它应该呆的地方，以能量最低原理，它会重新跌落到原来的轨道，在这个过程中，电子会释放出光子，这个过程就是我们这个世界中绝大部分能量来源的原理，比如大部分发光发热的行为都是电子的行为导致！

输入不同的能量，电子会释放出不同波长的光子，一直到极高能级的X射线！但在这个过程中，释放光子后的电子会跌落到原来的轨道上！那么这些跌落到一起进入原子核吗？完全不会，因为当前能级即最低能级的电子，它再也无法输出能量跌落到更低的轨道上，如果你想这么做，那么得输入能量！

而泡利不相容原理则从根本上杜绝了这个想法，两个全同的费米子（例如电子，夸克等）是不能处在相同的量子态的。也就是说电子它不可能无限接近，而成为一个位置与动量都可以测定的形态！这种由泡利不相容原理构成的斥力我们将其称为简并力，请注意它并不是我们所熟悉的四大基本力中的任何一种！

简单的说从电子轨道想原子核运动并不是跌落，而是一种需要极大能量支撑的“爬山”运动，这似乎和我们理解的宏观世界有点不一样？没错，这就是量子力学的世界。

三、原子核内的世界

1、质子 电子=中子？其实这个等式不成立哦

原子核内只有质子和中子，但这两种其实都可以通过电子和另一个途径来得到互相转换！不过这需要有个条件，比如质子获得一个电子会中和成中子，但它的总质量总是大于质子 电子的质量和！

质子的质量为1.672621637×10^-27千克,

中子的质量为1.674927211×10^-27千克

电子的质量为：9.10956×10^-31kg

1个中子的质量大约是一个质子 2.5个电子的质量，那么请问这多余的1.5个电子的质量来自哪里？幸亏爱因斯坦的质能方程解释了这个问题，否则事情就严重了，因为凭空产生了质量，但事实上并不是！

爱因斯坦的质能方程阐述的核心思想其实并不是质能转换，而是质量只是能量的另一种变现方式，当然能量也是质量的另一种表现方式！在这个中子质量增加这个案例中，是中子内部的束缚夸克的胶子能量增加，最终表现出来的中子整体质量！

上图为标准粒子模型，通过左上角的质量表达式可以计算出夸克的质量为多少，如果您注意这个值那么就会发现组成质子和中子的轻夸克质量很小，但质子和中子的质量却很大，质量来自哪里？就是夸克和夸克之间的结合能！

因此从这个意义上来理解，质子和电子结合是需要大量的能量的，这个能量最终让中子的质量增加，所以，这个角度上也不能理解电子是坠入质子的，而是需要大量的能量才能让电子爬上质子！

2、中子的衰变

脱离了原子和的自由中子是不稳定的，而质子是稳定的粒子，它会跃迁到后者，并释放出能量，这个过程会在15分钟内发生，最终衰变成一个质子、一个电子和一个反中微子，事实上这个过程也会在原子核内不的中子中发生，但时间上会更慢，而且这是一个随机性行为！

三、中子星

中子星是恒星的其中一个归宿，它的中子成因就是超过钱德拉塞卡极限的内核，引力坍缩时突破了电子简并压将电子压入了质子，与质子中和成了中子！而白矮星则是尚未超过钱德拉塞卡极限的恒星内核引力坍缩和电子简并压处在了某种平衡状态的天体！两者的差异就是外界输入的能量是否足够，在恒星坍缩时这个能量有内核质量的引力坍缩能提供！

中子星和传说中的夸克星，理论上夸克星是存在的，但从未被观测到过！

既然不同的电荷会产生吸引力，电子带负电，质子带正电，为什么电子不会被吸到原子核上去？

首先电子并不是静止的，电子因获得能量而在原子核周围运动而产生离心力，这个力正好平衡了电荷之间的引力。电子从外部获得的能量越大，运动速度就越快离原子核也就越远。宏观上物体的热胀冷缩，就是这一现象反应。
在一些星球中因为外部压力很大，而迫使电子被“挤”原子核，电子就会与质子中和。这就是星球中的中子星。

电子带负电荷，原子带正电荷，为什么电子不会掉入原子核中？

电子带负电荷，原子带正电荷，为什么电子不会掉入原子核中？

这可能是很多朋友搞不清楚的问题！按一般意义上理解，正负电荷会互相吸引之后逐渐靠拢，并最终合为一体，无论是引力还是电磁力或者弱力与强力，都是这个结果！而正负电荷属于电磁力，为什么电子还有自己的独特的轨道？为什么还没有坠入原子核？
我们先简单介绍下原子的模型，现代原子模型是薛定谔的量子力学即电子云模型，原子核在中心，而电子则以电子概率云模式出现在原子核周围！而电子的轨道描述的只是电子并不是随机出现的，而是在它的轨道上（能级）上随机出现！

一、电子为什么会以轨道的概率云模式出现？

其实要解释清楚这个问题必须要引入另一位大神普朗克，因为他在研究黑体辐射时引入了量子的概念，他认为能量都是一份份出现的！引入这个概念后完美的解决了紫外灾变，即在计算黑体辐射强度时用到的瑞利-金斯定律在辐射频率趋向无穷大时计算结果和实验数据大相径庭的有趣结果！这个结果告诉我们，能量并不是连续的！
而我们生活中的大部分能量来源或者媒介主要就是电子的电磁辐射，电子的能级（轨道）与辐射有这密切关系，辐射后的电子会跌落到能级比较低的轨道，因此这最小的一份份就决定了电子能级的轨道是突变的，而无法做一个连续的轨道能级升迁！
而电子的另一个特性则是动量位置与动量时间是无法同时确定的，这早已有海森堡不确定性原理为之背书，当然没法告诉各位这是为什么，量子世界有其独特的运行规则，就像真空中的光速为什么是299792458米/秒一样！

二、为什么电子不会被原子核吸引？

要解释这个问题得引入两个概念

1、海森堡不确定性原理

2、泡利不相容原理

从这两个原理来说，电子靠近原子核需要有强大的能量或者压力支撑，因为不确定性原理与泡利不相容原理，使得看起来电子是坠入原子核，但其实却是爬上一座难以逾越的高山！

三、电子可以“坠入”原子核吗？

当然可以，白矮星物质的状态就是电子留在原子核外的最后倩影！因为再往前一步就是电子坠入原子核成与原子核中的质子中和成了中子，此时不再有电子，也不再有质子，有的只是被中微子带走的能量和留下的中子！
只有有足够大的引力，啥事不会发生呢？甚至一直可以坍缩到黑洞！
这个问题确实是没有系统学习量子力学之前很困惑的一点。我们就简单的来说下吧！

其实这个问题不仅仅是题主困惑，连一百多年前的物理学家就是这么认为的。著名的 原子模型枣糕模型就是这样 。
卢瑟福的散射实验证明原子里面其实绝大多数地方都是空的。电子离原子核挺远。人们才开始意识到电子不会坠入原子核！
但为什么呢?因为经典电磁学理论告诉我们 带电粒子有加速度时会释放出电磁波。那么在电子不断地释放出电磁波，必然会不断地损失能量，使得轨道越来越低，直到掉入原子核呀？

按照这个理论想，还确实是一回事。但是正是这些用经典理论无法解释的现象才促使物理新大门的打开。
其实量子力学告诉我们: 原子并不能像宏观物体一样可以释放任意小份的电磁能量。原子能够释放的能量是分立的一些值，这叫能量量子化。电子只能处在一些特定的“能级”上。所以哪怕电子带电且做着加速运动，如果将要释放的电磁能量的值不是正好等于两个能级的能量差的话，这个电磁辐射就会被禁止。所以电子可以在离原子核较远的轨道稳定运动。

看完前面你应该会想原来如此，但是我想说:稍等稍等，我要装逼了！！！

量子力学解释了为什么电子不会掉进原子核中，但是它也告诉我们事实无绝对， 电子也可以掉入原子核中(除过中子星巨大引力的那种情况)，只要超过相对论电子简并压就行了。掉进去碰上质子变成中子跟电子中微子。
如果有兴趣的话可以去了解下电子简并压，但是友情提示最好物理基础知识比较扎实。
答案：这是微观世界规律决定的，不能用经典力学去思考这个问题。

电子带负电，原子核带正电，看似异性相吸，但其中存在许多限制条件。

根据海森堡测不准原理，微观粒子的位置和动量无法同时确定，其中一个数据测得越准确，另一个数据就越不准。一般来说，电子在其能运行的轨道上，离原子核越近它的运行速度就越快，如果电子坠入原子核中，那么它的动量和位置，这两个数据都可以测得更准确，这违反了量子力学的基本规律。
微观粒子需要遵循不确定性不等式：ΔxΔp≥h/4π ，其中h是普朗克常量，Δx是粒子位置的不确定量，Δp是粒子动量的不确定量，使用时通常只在数量级上计算，作定性说明。

为什么要遵循这个规律？因为在微观世界中观察和计算到的结果就是这样的，无法解释原因，只能说清现象。

其次，电子的运行规律也会阻碍它坠入原子核中。

电子真实的存在状态，并非初高中教科书上看到的电子运动模型，电子是以概率云的形式分布在它所能存在的能级轨道上，就是在特定的轨道上会随机出现。
如果电子位于外层的高能级轨道，它想到内层的低能级轨道，需要向外辐射电磁波释放能量才行，但这个能量并非任意值，只有辐射的能量刚好等于轨道的低能差，电子才有可能向内层跃迁。