¿Cómo se pueden repeler los átomos de hidrógeno de diferentes moléculas de H2O cuando los electrones solo pueden estar en un lugar en el orbital a la vez?

Cuando piensa en fenómenos a escala atómica, debe abandonar nuestras imágenes macroscópicas. Atom es * no * un sistema solar en miniatura. Como otros mencionaron, orbital es solo un área con alta probabilidad de encontrar electrones. Esto no es * un efecto de electrones que giran alrededor del núcleo para ayunar a “atraparlos”; Es su propiedad fundamental.

Si esto suena demasiado descabellado, considere estos varios hechos:

  • El electrón no irradia radiación electromagnética mientras está en órbita. Todas las partículas cargadas eléctricamente (incluidos los electrones) lo hacen cuando se mueven con una aceleración distinta de cero (así es como funciona la antena de radiodifusión), y el movimiento circular se acelera. Por lo tanto, los electrones en los átomos hacen algo distinto de moverse en círculos. (Para una descripción general rápida, vea Teoría atómica)
  • Los electrones (y otras partículas) que encuentran una barrera, su energía debe ser insuficiente para superar, a veces pasan de todos modos. Según nuestra comprensión actual, eso se debe a que la probabilidad de encontrar la partícula se atenúa exponencialmente a través de las barreras, por lo tanto, solo asintóticamente llega a cero. Ver túnel cuántico
  • Los electrones a veces parecen comportarse como partículas (ver efecto fotoeléctrico) y, a veces, como ondas, incluso interfiriendo entre sí (ver experimento de doble rendija). La comprensión actual (interpretación de Copenhague: nadie está satisfecho con eso, pero todavía no tenemos nada mejor y no está claro si alguna vez lo haremos) es que las ondas de probabilidad que describen la probabilidad de encontrar una partícula en un lugar en particular son la realidad real.

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Los átomos de hidrógeno solo tienen un orbital (1s) que es el orbital externo (también conocido como capa de valencia) que solo tiene un electrón pero puede contener un máximo de 2 electrones.

Naturalmente, este orbital no está satisfecho cuando no está lleno, por lo que en realidad atrae átomos que tienen un electrón que puede ocupar ese agujero. Como dijo Miguel Lallena, este fenómeno da lugar a la molécula H2 a través del mecanismo de enlace covalente, donde cada átomo de hidrógeno comparte su electrón con su contraparte.

Entonces, en lugar de repulsión, hay atracción (un estado di-nuclear, también señalado por Miguel Lallena), que es más estable porque se satisfacen las valencias de ambos átomos.

Dragi Raos

Los átomos de hidrógeno no se repelen entre sí. De hecho, en su estado natural, el hidrógeno aparece como una molécula di-nuclear, H2. ¿Quizás deberías explicar tu pregunta más a fondo?

EDITAR: lo que pasa con los orbitales es que, físicamente, en realidad son los lugares donde es más probable que los encuentres si los buscas. Además, cuando están en una molécula de H2O, los electrones tenderán a ser arrastrados hacia el núcleo de oxígeno (después de todo, es 8 veces más potente en términos de campo eléctrico), de modo que los átomos de H sean algo más positivos (en términos de campo eléctrico), por lo que repele otros átomos de H de otras moléculas de H2O.

Amber Giuliani

Los electrones por naturaleza parecen existir solo en una posición como una probabilidad. Se ha dicho que nunca se puede estar seguro de la posición de un electrón porque se mueve tan rápido y esporádicamente que en la observación, parecería estar en múltiples lugares en un solo punto en el tiempo. Esto puede ser cierto, considerando la investigación en superposición cuántica.

Dragi Raos

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