¿Qué pasaría si todos los electrones de una goma de borrar se desvanecen de repente?

Esta es una pregunta divertida. A ver si aún puedo hacer física.

Digamos que el borrador de lápiz es un borrador como en un lápiz. Tal vez sea alrededor de 1 gramo.
Entonces, el borrador está hecho de químicos, algo gomoso.
Los productos químicos son moléculas.
Las moléculas son grupos de átomos agrupados entre sí en formas geométricas, unidas, unidas típicamente a través de átomos que comparten enlaces atómicos con electrones.
Un enlace atómico es una conexión a través de la atracción eléctrica, entre el núcleo del átomo, formado por protones y neutrones, con electrones. Los electrones son pequeños, tal vez sin tamaño, con una masa muy pequeña, pero cargan de – 1. (-1 lo que explicaré) Los protones son pequeños pero tienen algún tamaño, [matemáticas] 10 ^ {- 15} m [/ matemáticas]
Tienen una masa aproximadamente 2000 veces mayor que la del electrón, lo que hace que su velocidad sea mucho más lenta. Los neutrones tienen aproximadamente la misma masa que el protón. La diferencia es que el protón tiene carga +1 y el neutrón 0. Los neutrones y los protones están conectados entre sí por una fuerza extremadamente poderosa llamada fuerza fuerte. Esta es la fuerza cuya energía se aprovecha en energía nuclear, fisión o fusión. Puede contener dos protones contra la repulsión eléctrica dentro de aproximadamente 1 femómetro = [matemática] 10 ^ {- 15} m [/ matemática]
metro

Los enlaces químicos, por otro lado, pueden contener dos protones en una molécula de hidrógeno a 72 metros de pica uno de otro. 1 picameter = [matemática] 10 ^ {- 12} m [/ matemática]. Entonces, aproximadamente 72,000 veces más separados.

Entonces, cuando los electrones desaparecen, las conexiones entre los átomos desaparecerían, dejando los núcleos atómicos. Los protones agrupados en el mismo núcleo permanecerían juntos, porque la fuerza fuerte domina. Sin embargo, los núcleos vecinos se repelerían entre sí. La repulsión entre protones en diferentes núcleos haría que los núcleos se separen unos de otros literalmente en todas las direcciones. Los núcleos, intactos, volarían separados el uno del otro. ¿Pero cuanto? Comenzarían casi desde un punto muerto, al menos en promedio, con algunos movimientos de pequeñas vibraciones internas. Pero a gran escala, en su mayoría estaban sentados allí. Un núcleo es, en comparación con un electrón, como un automóvil a un cartón de 1L (1 \ 4) de leche en masa. El electrón hace el movimiento. Y el borrador era sólido. Entonces comienzan a separarse.

Sin embargo, no creo que lleguen lejos. No creo que haya una “explosión”. Sin embargo, lo que sucedería es que el área alrededor del borrador de repente tendría un alto potencial eléctrico positivo. Habría una diferencia potencial entre la vecindad inmediata de los núcleos del átomo de borrador y los alrededores. Los electrones serían altamente atraídos y, siendo más de 2000 veces menos masivos que los núcleos, se acelerarían.

Vamos a tener una idea del potencial eléctrico.
Digamos un borrador de lápiz de 1 gramo (0.001 kg) y digamos por simplicidad, su dimensión más larga es 1 cm = 0.01 m.
Ese 1 gramo de borrador consistirá en protones y neutrones. Dado que el borrador probablemente esté compuesto principalmente por elementos de bajo número atómico, los núcleos deben tener aproximadamente el mismo número de protones y neutrones. Excepto el hidrógeno, los principales isótopos de Creo que todos los elementos hasta alrededor del magnesio (número atómico 12, masa atómica 24.0) tienen el mismo número de protones y neutrones.
Entonces habrá aproximadamente 0.5 gramos de protones. Un protón básicamente tiene la misma masa que un átomo de hidrógeno. Los átomos de hidrógeno tienen una masa molar de aproximadamente 1.0 gramos, por lo que 0.5 gramos es aproximadamente medio mol, o [matemática] 3X10 ^ {23} [/ matemática]
Ahora, antes de decir que un protón tiene carga +1. Bueno eso es 1 veces
[matemáticas] 1.6 × 10 ^ {- 19} [/ matemáticas] coulombs, o C para abreviar.

Los Coulombs son una buena carga para observar los efectos macroscópicos, porque 1 C / s = 1 Amperio, nuestra unidad de corriente habitual.
Entonces, la carga total será [matemática] Q = (1.6 × 10 ^ {- 19} C) (3.0 × 10 ^ {23}) [/ matemática] = [matemática] 4.8X10 ^ 4 C. [/ Matemática]
48 000 culombios.
Eso es mucho cargo en un solo lugar. Este enlace dice que los grandes rayos llevan unos 350 coulombs.
Relámpago

El potencial eléctrico a las afueras del borrador será:
[matemáticas] V = k \ frac {Q} {r} [/ matemáticas]
[matemática] \ aprox (10 ^ {10} \ frac {Nm ^ 2} {kg ^ 2}) \ frac {4.8 × 10 ^ 4 C} {0.01 m} [/ matemática]
= [matemática] 4.8X10 ^ {16} [/ matemática] Voltios.

Alguien un poco más fresco en su física podría explicar lo que sucede a continuación, me imagino que habría muchas chispas a medida que los electrones se apresuran a equilibrar esto.

A pesar de las respuestas anteriores, la carga del borrador sin electrones sería 4.8 * 10 ^ 4 Coulombs. El volumen del borrador estaría en efecto, un condensador, que sería de aproximadamente 2 picofaradios, si lo aproximamos como una esfera de 1 centímetro.

La energía eléctrica potencial viene dada por E = Q ^ 2 / C o (4.8 * 10 ^ 4) ^ 2/2 * 10 ^ -12 o 4.8 / 4 * 10 ^ 20 ergs. En unidades más adecuadas para medir el tamaño de las explosiones, esto es 2.9 kilotones.

Como mínimo, esto es equivalente a una pequeña explosión atómica (aproximadamente una décima parte de Nagasaki). Sin embargo, los núcleos en el borrador anterior se acelerarían muchas veces el umbral de energía para la fusión atómica, si golpeaban algo cercano, habría una detonación secundaria, mucho más grande.

Probablemente el equivalente de una pequeña explosión nuclear.

Primero, la mayoría de los enlaces entre los átomos están formados por electrones. Sin electrones, el borrador perdería su integridad y simplemente se disolvería.

En segundo lugar, debido a la eliminación de electrones, todos los átomos en el borrador se cargarían positivamente y se repelerían, volando en una mini explosión.

Tercero, debido a la naturaleza cargada de las partículas, serían iones y, por lo tanto, tienen propiedades ionizantes. Esto causaría un gran daño al tejido a través del cual vuelan los átomos y podría provocar cáncer.

Básicamente, te mueres. : /

Editar: después de leer las respuestas de otras personas, parece ser bastante claro que tienes cosas mucho peores de las que preocuparte que el cáncer de piel. Entonces, no es una pequeña explosión nuclear. Una muy, muy grande.

Tendría un montón de núcleos atómicos, y lo que sucedería allí es discutible. Todos los núcleos tienen carga eléctrica positiva, por lo que se repelen fuertemente entre sí. La pregunta es, ¿cuánto y cuánta energía se convertiría de la repulsión eléctrica en energía cinética o calor? Probablemente tenga que ejecutar algunas integrales 3-D bastante elegantes para resolver eso. Probablemente pueda calcular un límite superior para eso tomando la energía de enlace que contenía los electrones y utilizándola como límite superior. Entonces, ¿probablemente se libera una gran cantidad de energía, parte cinética?

Creo que necesita un físico nuclear bastante bueno para responder esto con mayor precisión.

Dado que los enlaces químicos tienen lugar a nivel de los electrones, y dado que, después de que todos los electrones se hayan desvanecido, no quedaría nada más que neutrones y protones cargados positivamente, el resultado sería que el núcleo ionizado de repente de cada átomo anterior de su borrador repelería todos los demás núcleos, lo que provocaría una explosión. Estas partículas subatómicas voladoras probablemente causarían daño a los átomos que encontraron. Me imagino que cualquier edificio en el que estuviera el borrador sería destruido.