Možete li mi objasniti strukturu elektronskog omotača i gibanje elektrona po današnjem shvaćanju te starom shvaćanju fizičara kao Bohra i ostalih? (Dalibor iz Rijeke, dalibor.kovacevic@ri.tel.hr)
U vrijeme kada je Bohr našao zadovoljavajući model vodikovog atoma (oko 1913 godine), glavni problem koji je trebalo riješiti jest kako i zašto se elektron giba po dobro definiranim putanjama tj. kružnicama. Naime, svako gibanje naboja po zakrivljenoj putanji će za posljedicu imati emitiranje elektromagnetskog zračenja (fotona), što znači da ta čestica gubi energiju. Jedan elektron koji se giba po kružnici (ili elipsi) oko jezgre bi prema tome stalno isijavao elektromagnetsko zračenje, gubio energiju, i trebao bi se sve više i više približavati jezgri.
To je bilo u suprotnosti s opažanjima: atomi oko nas ne isijavaju zračenje (osim ako nisu pobuđeni, naravno), a u to doba se znalo da pobuđeni atom isijava zračenje samo nekih energetskih vrijednosti. Bohr je postulirao svoje postulate upravo tako da zadovolje eksperimentalna opažanja, a glavni - ujedno i novi - sastojak tih postulata je bila kvantizacija kutne količine gibanja elektrona pri kruženju oko jezgre vodika. Drugim riječima, klasična fizika, uz kvantizaciju kutne količine gibanja, mogla je objasniti postojanje vodikovog atoma. Međutim, koliko je meni poznato, Bohr nije znao zašto i kako dolazi do te diskretnosti, a još manje o tome kako izgleda elektron.
Današnja fizika zna malo više o elektronu - možda ne kako izgleda, ali kako se ponaša u raznim situacijama i što se od njega može očekivati, svakako da. Naime, mi ne znamo kako izgleda elektron - dijelom čestica, dijelom val - iz jednostavnog razloga što u našem svijetu koji vidimo i osjećamo osjetilima (očima, ušima) nema ničeg sličnog što bi njemu odgovaralo. Ali zato imamo jednadžbe koje nam sasvim jasno i nedvosmisleno govore kada će se elektron ponašati više kao val a kada više kao čestica. Također, mi ne možemo odgovoriti na pitanje kako se elektron giba, ali možemo izračunati vjerojatnost da se pojavi na nekom mjestu u nekom momentu u danom dijelu prostora.
U tom smislu, kada se danas, za vodikov atom, kaže da se elektron 'giba' oko protona, zapravo se misli da se elektron nalazi negdje u blizini tog protona, te da je poznata vjerojatnost da ga se nađe na nekoj udaljenosti od jezgre. Ovo je ujedno i način na koji mi danas shvaćamo elektronski omotač.

Odgovorio:
mr.sc.M.Basletić, PMF