Si todo está hecho de átomos y los átomos están en su mayoría vacíos, entonces, ¿cómo es posible que solo estemos viendo y sintiendo un espacio vacío?

Por la mecánica cuántica. Los átomos en los sólidos forman ‘enlaces’ entre sí al compartir sus electrones. Cuando aprietas un sólido demasiado fuerte, los electrones se acercan.

Ahora puede pensar que esto provocaría la repulsión de Coulomb y evitaría que los electrones se acerquen más. Sin embargo, esta no es la imagen correcta porque el electrón también siente una fuerza atractiva desde el núcleo cargado positivamente del átomo vecino, que ahora también está más cerca.

Los electrones poseen otra propiedad mecánica cuántica llamada espín. Este giro está conectado a cómo un grupo de electrones interactúa entre sí, mecánicamente cuánticamente. Se puede demostrar que si el giro de una partícula es medio entero (unidades de h), se agruparán: no pueden tolerar estar en el mismo lugar. Estas partículas se llaman fermiones y el electrón es quizás el fermión más famoso. (También hay objetos fascinantes llamados bosones y anyons, pero eso es para otro día).

Entonces, cuando acercas los átomos lo suficiente, los electrones comienzan a sentirse y se repelen. Esto se llama repulsión de Pauli, y es la razón por la cual los sólidos se sienten difíciles de exprimir.

Por otro lado, la interacción de Coulomb entre electrones y átomos los mantiene unidos y evita que los átomos se alejen demasiado el uno del otro.

Una combinación de repulsión de Pauli y atracción de Coulomb es lo que hace que un sólido, sólido.

El potencial general de un átomo en función de la distancia se ve a continuación. Este es el famoso potencial de Lennard-Jones.

Creo que el problema está bien en tu pregunta. La gente tiende a decir que un átomo es principalmente un espacio vacío, pero esta afirmación me parece bastante engañosa. El átomo está, de hecho, lleno. La razón por la que las personas creen esto es porque piensan en los campos como un espacio vacío.

Un átomo consiste en un núcleo y una nube de electrones . Lo que generalmente se nos enseña en la escuela es una imagen de bonitos círculos concéntricos, camino que siguen los electrones. Sin embargo, está lejos de la realidad. Una imagen más precisa sería esta:

Llamamos a estos orbitales. Hay 4 tipos, 3 de los cuales están incluidos en la imagen: s, p, d y f . No es muy importante en este momento saber qué representan estos diferentes tipos de nubes de electrones. Sin embargo, lo más importante es el hecho de que estos llenan el espacio .

Entonces, cuando tocas algo, estas nubes de electrones de los átomos en la punta de tus dedos interactúan con las del objeto que estás tocando. Estas nubes se repelen entre sí y llamamos a esta repulsión fuerza electromagnética .

Cuando se trata de ver objetos, las cosas comienzan a complicarse. Los fotones son partículas y ondas electromagnéticas al mismo tiempo, tendemos a llamar a esto dualidad onda-partícula. Lo que sucede cuando un fotón golpea un objeto es bastante complicado. En pocas palabras, los fotones interactúan con las nubes de electrones de los átomos en el material, lo que perturba su estado. Esta perturbación del campo electromagnético luego forma / refleja el fotón de regreso.

También es obvio que ver las cosas no tiene que hacer nada con el núcleo mismo en términos de rebote de ellas como en el mundo real con grandes objetos. Esto significaría que no podríamos ver a través de diversos materiales como el vidrio o el agua. Es más claro las propiedades electromagnéticas que hacen que los objetos sean visibles o no.

Imagen descargada del orbital atómico

Aunque los átomos están principalmente vacíos, interactúan entre sí y con otras entidades como las ondas electromagnéticas.

Los átomos no pueden ocupar el mismo espacio, por lo que incluso si están casi vacíos, simplemente no puede colocar uno en el espacio ocupado por el otro. Si intentas hacerlo, reaccionan con una fuerza (grande). Entonces esto es responsable de una propiedad de la materia: el volumen.

Aunque los átomos están casi vacíos, se atraen entre sí debido a la gravitación: el mismo hecho de que su masa los obligue a atraer a otros átomos y esto es responsable del peso en un planeta debido a la gran masa que normalmente tienen los planetas.

Aunque los átomos están casi vacíos, interactúan con ondas electromagnéticas, por ejemplo, la luz, por lo que podemos verlos mientras reflejan, absorben, desvían la luz.

Así que están casi vacíos, pero el “casi” hace la diferencia.

Mire a su alrededor todos los líquidos y sólidos en el universo, estos sistemas consisten en átomos densamente empaquetados. El oro, a temperatura ambiente, tiene una densidad de 19,3 g / cm3. La densidad de líquidos y sólidos, y las propiedades ópticas que surgen de su estructura electrónica, nos permiten sentirlos y verlos fácilmente. La dispersión de Rayleigh en la atmósfera nos permite ver el cielo como azul. La presión que se siente durante la vida diaria proviene de las moléculas de gas que impactan constantemente en su cuerpo y, por lo tanto, imparten una fuerza.

Lo que sentimos cuando tocamos algo es la fuerza de repulsión.
Cuando tocamos algo, los electrones en la superficie de nuestra palma repelen los electrones en la superficie del objeto.
Entonces, en realidad, no tocamos nada, solo percibimos las fuerzas de repulsión como el sentido del tacto.

Saludos,
Lo que la ciencia

No estamos viendo y sintiendo el espacio vacío, estamos viendo y sintiendo la nube de electrones.

Quizás recuerdes la vieja idea de un átomo como núcleo como un electrón en órbita. Este es el modelo de Bohr, y está mal, pero puedes obtener una buena comprensión básica de la verdad imaginando el electrón no como un pequeño planeta que orbita el núcleo, sino como una onda estacionaria, envolviéndolo en tres dimensiones.

Los electrones y los fotones (y todas las demás partículas fundamentales) no son ondas ni partículas en el sentido convencional, pero son derechos que tienen propiedades de ambos. Cuando los fotones de luz alcanzan un átomo, pueden absorber los electrones, lo que hace que aumenten la energía / frecuencia y salten a la siguiente capa externa. Más tarde, cuando vuelven a su lugar de descanso natural, liberan un fotón de cierta frecuencia.

Cuando dos átomos se encuentran, son las “ondas” externas de electrones 3-d las que se encuentran, y en general, la razón por la que podemos sentir algo es que esas ondas no pueden ocupar el mismo espacio, por lo que no pueden pasar entre sí.

Entonces, cuando tocas una piedra, los electrones externos en los átomos externos de las moléculas externas de la piel entran en contacto con los electrones externos en los átomos externos de las moléculas externas de la piedra y no pueden ir más allá. La suavidad, la dureza, etc. son todos productos de cómo se unen las moléculas subyacentes a estos electrones externos. La temperatura es un producto de qué tan rápido se mueven las moléculas, y así sucesivamente.

Así que no interactuamos con el espacio vacío, sino con una capa delgada de electrones externos.

Es simple…

Un átomo es un millón de veces más pequeño que el cabello humano más grueso. El diámetro de un átomo varía de aproximadamente 0.1 a 0.5 nanómetros ( 1 × 1010 ma 5 × 10−10 m). Sin embargo, todos los átomos de un elemento no son iguales.

¡Piensa que una capa de átomos es como un tamiz , si millones de capas de tamiz se juntan una sobre otra, se verá como una tela! ¡Y millones de piezas de tela se unirán para hacer un sólido !

Imagina … lo sabes !!

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