Maravillosa pregunta! La respuesta grosera a la pregunta es: ¿qué te hace pensar que DEBERÍA volar aparte? Es grosero, pero sirve para resaltar que cuando aprendemos sobre la estructura atómica, nos vemos obligados a superponer nuestras experiencias e intuiciones existentes sobre el nuevo conocimiento. Esto no funciona a la escala de los átomos.
Primero, PUEDES hacer que un átomo se separe, solo se necesita mucha energía. Primero, puede aplicar aproximadamente la misma energía que la luz UV y hacer que algunos de los electrones salgan volando. Esto es ionización. Si pones aún más energía, por ejemplo, en los niveles de rayos X, puedes hacer que todos los electrones salgan volando y tal vez comenzar a destruir el núcleo. Se trata de cuánta energía tienes.
Sin embargo, supongo que se pregunta por qué, a temperatura ambiente, un átomo no solo se separa espontáneamente.
- Cuando pruebas algo, ¿qué está pasando a nivel molecular?
- ¿Por qué los átomos poseen electronegatividad? Si orbitaran por electrones, ¿no deberían repeler electrones desde fuera de los propios orbitales de los átomos?
- ¿Por qué los átomos más pequeños (nitrógeno) forman enlaces pi fuertes mientras que los átomos más grandes (fósforo) forman enlaces pi más débiles, pero enlaces sigma más fuertes?
- ¿Sería posible disminuir el espacio entre los núcleos atómicos de un átomo y los electrones a su alrededor? ¿Si es así, cómo? Si no, ¿por qué?
- ¿Qué pasaría si los planetas alrededor del sol se comportaran como electrones alrededor de un núcleo atómico?
Hay dos grandes problemas con nuestra intuición clásica sobre los átomos:
1. Queremos pensar en los electrones girando alrededor del núcleo como la luna girando alrededor de la tierra. La atracción gravitacional de la tierra y la luna equilibra la fuerza radial de la revolución que de otro modo causaría que la luna continuara en línea recta. Dibujamos la analogía entre la carga positiva nuclear que atrae la carga negativa del electrón y estamos convencidos de que los sistemas son lo suficientemente similares como para decir que los electrones están en “órbita” alrededor del núcleo y no se separará. Pero esto no está bien, y hay iones estables sin carga equilibrada que no se separan.
2. La revolución mencionada anteriormente implica que los electrones están en una trayectoria circular (o al menos elíptica, como los planetas). Esto implica que se están acelerando, y una carga acelerada emite energía (radiación Brehmstrallung). Los electrones perderían energía rápidamente y colapsarían en el núcleo si se comportaran como vemos que se comportan las cargas en el macro mundo. Esto no sucede, y esto implica además que los electrones deben comportarse de manera bastante diferente de lo que esperamos.
Si reconocemos el hecho de que un átomo ES estable y preguntamos qué tipo de cosas deben estar sucediendo para lograr esto, debemos desarrollar la mecánica cuántica.
Esto puede ser profundo y muchos años de diversión para estudiar y hablar. Sin embargo, la respuesta corta es que los electrones NO parecen viajar en una trayectoria alrededor del núcleo … No se mueven de una manera clásica como se mueve una bola. No puedes “mirar” un electrón y luego saber dónde será el próximo. Si intenta medir con precisión y precisión dónde está, lo perturba lo suficiente como para que la medición sea inútil para la predicción. Ahora entendemos que existe un electrón en una nube de posición distribuida que solo puede permitirnos saber una probabilidad de dónde podríamos encontrarlo. ¿Por qué? No sé por qué y dudo que haya una buena respuesta para eso. Así son los átomos. Hay MUY buenas maneras de conocer las nubes de probabilidad, pero nunca de saber exactamente dónde está el electrón y dónde podría estar próximo.
También, sabemos que los niveles de energía que puede tener un electrón en un átomo están cuantificados: solo puede tomar ciertas energías discretas. Por lo tanto, no puede perder energía continuamente y colapsar en el núcleo; no hay niveles de energía disponibles para esto, por lo que no sucede.
¿Por qué? Nuevamente, no creo que haya una respuesta científicamente verificable a eso. Es justo lo que encontramos cuando estudiamos átomos …
