Това е интересен и логичен въпрос. Благодарение на него в началото на 20-ти век започва да се развива нов дял във физиката – Квантовата Механика. Ако искаме да разберем квантовата механика изцяло, бихме имали твърде много да учим.
Но можем да започнем с лека една концепция:
Във всеки атом, електроните обикалят в “обвивки”, на
Модел на Бор на водородния атом, показващ преминаването на електрон между две орбитали с излъчване на фотон
речени енергийни нива. Всяко от тези енергийни нива се намира на точно определено разстояние от ядрото на атома. Електроните могат да прескачат от едно енергийно ниво на друго, но единствено в случай, че те отдадат или получат съответното количество енергия (във вид на фотони). Например, за да прескочи даден електрон от първо енергийно ниво, до второ, той трябва да получи точно такова количество енергия, което съответства на разликата в енергията на двете енергийни нива. И обратно – електронът може да прескочи обратно от второ към първо енергийно ниво, но единствено ако отдаде точно толкова енергия, колкото е разликата в нивата.
Всички електрони отиват във възможно най-ниското свободно ниво, което на пръв прочит означава, че всички електрони бих заели първо енергийно ниво в атома. Обаче… всяко енергийно ниво има максимален брой електрони, които може да поеме. Първо енергийно ниво може да поеме два електрона. Ако в него вече има два електрона, то всеки нов добавен електрон трябва да заеме място във второ енергийно ниво, което пък може да побере до 8 електрона. Електроните заемат най-ниското свободно ниво, но те не могат да се реят някъде между нивата.
Това е причината електроните да не се свиват към центъра на атома – те просто не могат. Могат да съществуват в точно определени позиции, и когато те са заети, атомът се разширява с нови енергийни нива, ако получи повече електрони.
Схема на хелиев атом, показваща ядрото (розово) и разпределението на електронния облак (черно). Черната линия долу вляво е мащабът – един ангстрьом (10-10 m или 100 pm).
Всичко това, разбира се е доста опростена картинка на устройството на атома. В действителност, енергийните нива са разделени на под нива, които пък на свой ред са разделени на региони, наречени орбитали. Да се локализира електрон в атом е доста сложно занимание, но обрисуваната горе картинка дава достатъчна яснота
