¿Por qué los átomos que forman las moléculas nos hacen sentir sólidos y todo? Entiendo el electromagnetismo, pero ¿por qué el piso es más sólido que mi brazo?

Algunos materiales están formados por muchas moléculas que se mantienen unidas libremente o se mantienen juntas en una sola dimensión. Otros materiales están formados por moléculas (o átomos) que se mantienen juntas en tres dimensiones muy estrechamente.

Piensa en la lana. Imagine una sola hebra de lana como si fuera una molécula. Esa única hebra es unidimensional, por lo que puede torcerse y doblarse por sí misma. se enreda en otros hilos para hacer el patio, que puede ser tejido o tejido, o enmarañado en un material más grande con el que hacemos ropa u otras cosas. Puede rasgar la tela y el hilo tirando lo suficientemente fuerte. En su mayor parte, no se rompen los hilos individuales de lana, simplemente se separan unos de otros.

Ahora piensa en los plásticos. También están hechos de moléculas que son lineales (llamadas polímeros) y que se enredan entre sí. Por lo tanto, también son flexibles y si tira lo suficientemente fuerte, esencialmente desgarrará el material, en gran medida alejando las moléculas una de la otra. Este tipo de polímero produce materiales muy flexibles como envoltorios de plástico, bolsas, cuerdas de plástico, etc.

Ahora hagamos un cambio en el material. Algunos polímeros pueden estar reticulados. Eso es como hacer docenas o incluso cientos de enlaces entre los hilos individuales. Esto hace que el material sea mucho más rígido y mucho menos capaz de doblarse. Esto hace que los plásticos duros que haya notado en cosas como vasos de plástico y botellas que no se doblan.

Ahora vaya un paso más allá en la unión multidireccional. haga que cada átomo esté unido multidireccionalmente Ahora, está viendo una red sólida y codiciosa, como el vidrio. Esto es altamente resistente a la flexión, compresión o expansión. Si tira, empuja o dobla lo suficiente, la única forma en que el material puede responder es rompiendo enlaces moleculares, lo que en realidad rompe el material. Es por eso que el vidrio se rompe pero el plástico se dobla.

La madera es el propio polímero reticulado de la Madre Naturaleza. Es resistente a la flexión, pero no tanto que se rompe cuando aplicas una fuerza. Es uno de los mejores materiales de construcción más versátiles que conocemos por esa razón y es por eso que lo usamos tanto.

Elasticidad. Es un gran tema, matemáticamente hablando, con algo así como 21 variables. Lo siento, está más allá de mí, pero puedo … “intentar”

Diferentes colecciones de átomos / moléculas tienen diferentes fuerzas de enlace. La madera, una forma de azúcar, se desarrolló evolutivamente para ser fuerte pero un poco flexible y, por lo general, no demasiado dura (pero aún más dura que la dermis y los músculos).

Las cadenas largas de átomos fácilmente movibles tienden, por definición, a más alrededor y a doblarse e interactuar de manera más flexible que las moléculas más cortas y redondeadas que tienen una estructura que está reforzada mecánicamente, así como tal vez tienen un enlace fuerte (iónico / molecular versus gases y líquidos que son “fluidos” que “fluyen”.

La fuerza de estos enlaces está dictada por la geometría molecular y los enlaces químicos.

Si usa un calibre 22, un trozo de alambre de cobre de 10 cm para unir dos manos separadas de Playdough, parecerá muy endeble y flexible. Si usa un cable de calibre 12 mucho más grueso y rígido, el ensamblaje probablemente parecerá mucho más sólido, no flexible ni endeble.