توجيه براي توجيه اين واقعيت  تا كنون  دلايلي  ارائه شده است كه در اين جا به مهمترين آنها اشاره  خواهيم كرد .

كلاسيك

درسال 1911 پس از اين كه رادرفورد مدل هسته دار خود را براي اتم ها پيشنهاد كرد ، نخستين پاسخي كه به پرسش ياد شده داده شد ، اين بود كه نيروي گريز از مركز الكترون چرخنده ، با نيروي جاذبه ي هسته برابر است و اين امر سبب مي شود الكترون در يك موقعيت تعادلي در اطراف هسته حركت كند .اين پاسخ تعميمي از اين واقعيت ماكروسكوپي بود كه براي نمونه  ماه به دور زمين مي گردد ولي بر روي آن سقوط نمي كند .ولي اين پاسخ درستي نبود چون الكترون بر خلاف ماه يا يك ماهواره  داراي بار الكتريكي است و بنا به نظريه ي كلاسيكي الكترو مغنا طيسي ، هر ذره ي باردار داراي شتاب انرژي را به شكل امواج الكترو مغناطيسي (نور ) تابش مي كند .الكتروني كه با سرعت ثابت دور هسته حركت مي كند داراي شتاب است زيرا جهت بردارسرعت آن به صورت پيوسته در حال تغيير است .از اين رو بر اساس مدل رادرفورد ،الكترون ها بايد انرژي خود را به صورت تابش از دست بدهند وبايك حركت مارپيچي به سوي هسته  كشيده شوند .پس بنا به فيزيك كلاسيك ،  اتم  رادرفورد نا پايدار بوده سرانجام  فرو خواهد پاشيد . اما در عمل اتمها (به جز ايزوتوپ هاي پر تو زا ) بدون يك تحريك كننده ي بيروني هيچ نوري را منتشر نمي كنندو درصورت تحريك بيروني تنها فركانس معيني را بسته به اتم مورد بررسي منتشر مي كنند .

توجيه كوانتومي

درسال 1927 ورنر هايزنبرگ يكي از مشهورترين قوانين مكانيك كوانتومي يعني اصل عدم قطعيت را ارايه كرد .بنا به اين اصل اگر x ∆ عدم قطعيت در مكان و  p ∆ عدم قطعيت در اندازه ي حركت جسم باشد ، در هر تلاش براي اندازه گيري اين دو كميت ، حاصل ضرب دو عدم قطعيت همواره از يك مقدار ثابت بزرگ تر خواهد بود  يعني  :    x   > h ∆. p ∆                            (  h   ثابت پلانك  و برابر   j .s 34- 10 × 62/6    است  )

حال فرض كنيم الكترون ، جذب  هسته شده ، دقيقا بر روي هسته در يك نقطه قرارگيرد . پس اكنون موقعيت آن به طور دقيق                 مشخص شده است ( x ∆  بسيار كوچك است ) .بنابر اين عدم قطعيت در اندازه حركت آن ( p ∆) بسيار بزرگ مي شود  واين موجب مي شود كه انرژي جنبشي الكترون بسيار زياد شود .اين انرژي جنبشي زياد با جاذبه ي الكترواستاتيكي هسته مقابله كرده از جذب شدن الكترون توسط هسته جلوگيري مي كند و الكترون از هسته دور مي شود .

براي درك اين محدوديت فرض مي كنيم يك الكترون رادريك جعبه ي بسيار كوچك قرار دهيم .ديواره ي جعبه دقتي را تعيين مي كند كه مي توان موقعيت الكترون رابا آن مشخص كرد  .جعبه ي كوچك تر براي ما با دقت بيشتري موقعيت الكترون را مشخص مي كند . اما هم چنان كه ما جعبه را كوچك وكوچكتر مي كنيم انرژي الكترون در يك محدوده مقادير وسيع وگسترده تري را نشان مي دهد . اين مقدار فزوني يافته ممكن است گاه به الكترون اجازه دهد تا به ديواره ي جعبه نفوذ كند و رها شود.

ناحيه اي از فضا ي نزديك به هسته  مي تواند مانند يك جعبه ي قيفي شكل بسيار كوچك تصور شود . جاذبه ي الكترو استاتيكي بار مثبت هسته بر روي الكترون نيز به ديواره تشبيه مي شود هنگامي كه الكترون به سمت هسته كشيده مي شود جاذبه ي الكترواستاتيكي به سرعت زياد ميشود .در نتيجه اندازه ي موثر جعبه كاهش مي يابد . اما چون موقعيت الكترون با دقت بيشترمشخص شده انرژي آ ن با دقت كم تري تعيين مي شود ومفهوم آ ن اين است كه انرژي افزايش مي يابد . انرژيي كه به اين گونه زياد مي شود به صورت انرژي جنبشي است ( گاه انرژي حبس شده نيز ناميده ميشود ) واين انرژي بيشتر از مقدارمورد نيازبراي جبران كاهش درانرژي پتانسيل الكترون است (هنگامي كه به هسته نزديك مي شود )  ناحيه اي از فضاي نزديك به هسته كه الكترون با بيشترين احتمال در آن جا يافت مي شود (اوربيتال ) در اصل در يك موقعيت كاملا تعادلي بين انرژي پتانسيل وانرژي جنبشي (محبوس شده ) شناور است .

منبع : مجله رشد آ موزش شيمي  - شماره ي 72                                                              گروه شيمي ناحيه يك