¿Por qué los electrones se emparejarían de todos modos si se repelen? Negativo repele negativo, de acuerdo con la ley electrostática. Aunque los electrones se repelen entre sí, pueden “emparejarse”, lo que realmente significa que comparten el mismo nivel de energía. Los niveles de energía se asignan bastante estrictamente a partículas que son pequeñas, en comparación con cosas que son grandes. Para compartir el mismo nivel de energía, los electrones tienen que acercarse físicamente el uno al otro, y esto aumenta la repulsión que sienten el uno por el otro. Sin embargo, si esta repulsión es menor que la atracción que ambos electrones sienten por los protones en un átomo cercano, se emparejarán y serán más estables al hacerlo. Sí, dos electrones que se repelen entre sí son a veces más estables cuando se emparejan. La naturaleza es realmente extraña, y se vuelve más extraña.
La explicación de este emparejamiento radica en ver los electrones como ondas en lugar de partículas. Resulta que todas las partículas, no solo los electrones, pueden describirse como ondas. Entonces, todas las partículas en su cuerpo también son ondas. Podemos representar esta situación de manera más abstracta con las matemáticas. (Si está frustrado al tratar de imaginar que la materia está hecha de ondas, no se sienta mal. La mayoría de los científicos no intentan visualizar esta situación. Si bien tales abstracciones pueden no ser muy satisfactorias, sabemos que las matemáticas, en papel , trabajos.)
Las ecuaciones llamadas funciones de onda se utilizan para representar partículas, y dado que estas ecuaciones predicen el comportamiento de la naturaleza bastante bien, creemos que son ciertas. Una onda es algo que oscila, alterna o, bueno, ondas, durante un período de tiempo. Puedes mover tu mano hacia arriba y hacia abajo con el tiempo, y eso es una ola. Si aumenta la velocidad, aumentará la energía de su ola. La función de onda de una partícula le permite predecir dónde es más probable que la partícula se encuentre alrededor de un átomo, suponiendo que tenga una energía particular. Si no tiene mucha energía, es más probable que esté en la cama, por ejemplo. Si un electrón tiene menos energía, es más probable que esté en su “estado fundamental”, más cerca del núcleo del átomo. Los electrones de mayor energía tienen más probabilidades de estar en regiones externas del átomo. (Tienen que gastar más energía remanente del núcleo positivo atractivo. Su ubicación es como un inmueble caro, y a veces los electrones más externos se cansan, por así decirlo, y se van, o se comparten con otro átomo, formando un enlace. ) Las olas tienen energías diferentes.
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Cuanto más pequeña es una partícula, más se restringen sus energías de onda a valores específicos, mientras que otras energías simplemente están, extrañamente, matemáticamente “prohibidas”. Esto hace que las partículas muy pequeñas se comporten de formas que nos parecen extrañas. Por ejemplo, cuando cambian de un nivel de energía matemáticamente permitido a otro, primero están en un lugar y luego reaparecen instantáneamente en otro lugar, un evento llamado salto cuántico. La única razón por la que esto nos parece extraño es porque somos tan masivos que los niveles de energía accesibles para nosotros tienen un valor tan cercano que no percibimos brechas entre ellos.
Esta restricción sobre partículas muy pequeñas a niveles de energía particulares también los limita a regiones particulares en el espacio. La restricción de las propiedades asociadas con la onda de un electrón es lo que obliga a dos electrones a emparejarse alrededor de un átomo. Puede que esto no sea del todo satisfactorio para usted, pero es lo mejor que puedo hacer sin entrar en la mecánica cuántica más peluda. A veces, es inestable que un solo electrón desaparezca, y cualquier químico que posea un electrón no apareado se llama radical libre .
