Non riesco a vedere come un elettrone caricato negativamente possa rimanere in "orbita" attorno a un nucleo caricato positivamente. Anche se l'elettrone orbitasse effettivamente intorno al nucleo, quell'orbita alla fine non decadrebbe?
Sì. Ciò che hai fornito è una prova che il classico modello planetario dell'atomo fallisce.
Non riesco a conciliare gli elettroni in rapido movimento richiesti dal modello planetario con il modo in cui gli atomi sono descritti come formare legami. Se gli elettroni stanno ingrandendo le orbite, come fanno a "fermarsi" improvvisamente per formare legami.
Giusto. Ci sono obiezioni ancora più semplici di questo tipo. Ad esempio, il modello planetario dell'idrogeno sarebbe limitato a un piano, ma sappiamo che gli atomi di idrogeno non sono piatti.
La mia domanda qui è se il modello planetario stesso affronta queste preoccupazioni in qualche modo (che mi manca) [...]
No, il modello planetario è semplicemente sbagliato. Anche il modello di Bohr, che era un primo tentativo di rattoppare il modello planetario, è sbagliato (ad esempio, prevede un atomo di idrogeno piatto con momento angolare diverso da zero nel suo stato fondamentale).
La risoluzione quantomeccanica di questo problema può essere affrontato a una varietà di livelli di sofisticazione matematica e fisica. Per una discussione sofisticata, vedi questa domanda di mathoverflow e le risposte e i riferimenti in essa: https://mathoverflow.net/questions/119495/mathematical-proof-of-the-stability-of-atoms
Al livello più semplice, la risoluzione funziona in questo modo. Dobbiamo abbandonare completamente l'idea che le particelle subatomiche abbiano traiettorie ben definite nello spazio. Abbiamo la relazione di de Broglie $ | p | = h / \ lambda $, dove $ p $ è la quantità di moto di un elettrone, $ h $ è la costante di Planck e $ \ lambda $ è la lunghezza d'onda dell'elettrone. Limitiamoci a una dimensione. Supponiamo che un elettrone sia confinato in una regione di spazio con larghezza $ L $ e che ci siano pareti impenetrabili su entrambi i lati, quindi l'elettrone ha zero probabilità di essere fuori da questa "scatola" unidimensionale. Questa scatola è un modello semplificato di un atomo. L'elettrone è un'onda e quando è confinato in uno spazio come questo, è un'onda stazionaria. Il modello di onde stazionarie con la lunghezza d'onda più lunga possibile ha $ \ lambda = 2L $, corrispondente a una sovrapposizione di due onde viaggianti con momento $ p = \ pm h / 2L $. Questa lunghezza d'onda massima impone un minimo su $ | p | $, che corrisponde a un'energia cinetica minima.
Sebbene questo modello sia sbagliato nei dettagli (e, infatti, concorda con la descrizione effettiva dell'atomo di idrogeno anche più scadente del modello di Bohr), contiene gli ingredienti giusti per spiegare perché gli atomi non collassano. A differenza del modello di Bohr, ha i giusti ingredienti concettuali per consentirne la generalizzazione, l'espansione e il rigore, portando a una descrizione matematica completa dell'atomo. A differenza del modello di Bohr, chiarisce cosa sta succedendo fondamentalmente: quando confiniamo una particella in un piccolo spazio, otteniamo un limite inferiore alla sua energia, e quindi una volta che è nel modello di onde stazionarie con quell'energia, può t collasso; è già nello stato di minor energia possibile.