¿Qué tan pequeño es un átomo?

Creo que debería ver la respuesta de Bill Bryson (de “Una breve historia de casi todo”) y agregar que si el átomo es pequeño, el núcleo es aún más pequeño. Aquí hay un extracto de mi libro (ver quantum-field-theory.net):

¿Qué tan grandes son los átomos?

Los átomos son pequeños, muy pequeños. Medio millón de ellos alineados hombro con hombro podrían esconderse detrás de un cabello humano … Un paramecio típico es de aproximadamente dos micras de ancho, 0.002 milímetros, que es realmente muy pequeño, [pero] los átomos existen en una escala de minuciosidad de otro orden por completo. Para llegar a la escala de los átomos, necesitaría tomar cada una de esas micras y afeitarlas en diez mil anchos más finos … Es un grado de esbeltez mucho más allá de la capacidad de nuestra imaginación, pero puede hacerse una idea si usted tenga en cuenta que un átomo es de un milímetro como el grosor de una hoja de papel es la altura del Empire State Building. – B. Bryson ( B2003 , p. 134)

Bueno, si el átomo es tan pequeño, ¿qué podemos decir sobre el núcleo, que es 100,000 veces más pequeño? Siguiendo la analogía de Bryson, podría decir que si el átomo se ampliara al tamaño de los EE. UU., El núcleo correspondería a un gran edificio en algún lugar de Kansas.

No puedes imaginar ni comprender lo pequeños que son.

Esto no es un fracaso de tu parte. Nuestras mentes simplemente no están sintonizadas para pensar a esas escalas.

Daré solo un ejemplo, pero lo diré de tres maneras diferentes para llevar el punto a casa:

1. Una persona de 155 libras tiene aproximadamente 700000000000000000000000000 átomos en su cuerpo.
2. Una persona de 155 libras tiene alrededor de 7 octillones de átomos en su cuerpo.
3. Una persona de 155 lb tiene alrededor de 7 billones de billones de átomos en su cuerpo

Los átomos son muy pequeños.

El radio atómico depende del tipo de átomo y puede ser de 1 a 5 Angstrom, esto es 0.1-0.5 nm.

Un buen ejemplo para un tamaño atómico y una cantidad de átomos es en una rodaja de cabello humano.

Digamos que puede cortar su propio cabello y ahora tiene un disco de 1 capa atómica de grosor. Dado que nuestro cabello está formado principalmente por carbono, conocemos el tamaño del átomo de carbono: es 2.2A o 0.22 nm.

El radio de un cabello humano es de alrededor de 70 micras. El cálculo rápido arroja este número:

70 micras / 0.22 nm ~ 318,000 átomos de espesor .

Por ejemplo visual, adjunto imagen de la hoja de grafeno:

Aquí hay algunos datos que lo ayudan a apreciar cuán pequeño es un átomo:

1. ¡Hay 7 * 10 ^ 27 (7 octillones) átomos en el cuerpo humano promedio!
2. Hay 50 quintillones de átomos en un grano de arena. ¡Eso significa que cada persona en la tierra puede recibir 7 mil millones de átomos cada uno del mismo grano de arena!
3. Un átomo de hidrógeno tiene un diámetro de 120pm. Un picómetro individual es 10 ^ 12 veces más pequeño que 1 metro.

Entonces sí, un átomo es bastante pequeño.

Gracias por un a a. Te daré dos ejemplos.

El diámetro de la tierra es de unos 12,000 km.

Un humano de 6 pies de altura es aproximadamente 6 millones de veces más pequeño en altura que el ancho de la tierra. (Haz las matematicas)

Un átomo mide aproximadamente 0,3 nano pies de ancho.

Entonces, un átomo tiene un ancho 20 mil millones de veces más pequeño que una altura humana.

1) Si la proporción de humano a tierra igualara la proporción de átomo a humano, entonces los humanos serían 20 mil veces más pequeños. ¡Es del tamaño de un ácaro pequeño, apenas visible, o un grano de arena!

En otras palabras, si fuéramos tan grandes como los átomos de la Tierra, ¡serían granos de arena!

2) Ahora ve por el otro lado. Si la ración de humanos a tierra se cambiara para igualar la relación átomo actual a humano, ¿cuánto más grande sería la Tierra y cuánto pesaríamos como resultado de la gravedad adicional, suponiendo que la densidad de la Tierra se mantuviera constante? Bueno, la tierra sería 20 mil veces más grande en diámetro. La “fuerza g” de la gravedad en la tierra es [matemática] g = M \ frac {G} {R ^ 2} [/ matemática] donde G es la constante de gravedad M la masa de la tierra y R el radio de la tierra. Si el radio crece en x, M crece en forma cúbica yg crecería en x. Concluimos

¡Si la Tierra fuera mucho más grande que nosotros para los átomos, la gravedad adicional de este planeta más grande significaría que una persona normal de 200 libras ahora pesaría 4 millones de libras!

Hay una analogía interesante para tener la idea del tamaño de un átomo: si haces que un átomo sea del tamaño de una manzana, entonces una manzana sería del tamaño de la tierra. En otras palabras, hay tantas manzanas en el volumen de la tierra como átomos en una manzana … Si tomas una buena idea, incluso nuestro océano más profundo es como una delgada hoja de papel en comparación con la corteza terrestre. Y la corteza terrestre es delgada en comparación con el diámetro de la tierra. Entonces, una manzana es absurdamente pequeña en comparación con la tierra.

Depende del elemento y su carga iónica. En realidad, los átomos están en su mayoría vacíos y su radio atómico está definido por dominios de electrones. A medida que disminuye la masa atómica, también lo hace el radio atómico. Los iones cargados positivamente tienen menos electrones y, por lo tanto, también tienen un radio atómico reducido.

Por ejemplo, el radio atómico del hierro es 1.26 angstroms. O, en metros, 126 con nueve ceros al frente. ¡El hierro 3+ es la principal especie iónica en la roya y su radio atómico es aproximadamente la mitad de su estado elemental!

Esto se descompone en hidrógeno con un radio atómico de 0.5 angstroms. El estado oxidado es solo un protón flotante libre y no interactúa a un nivel tan pequeño como lo hace el hierro.

¿Qué tan pequeño es un átomo?

Pregunta muy bonita y escrita con precisión, ya que ‘una cosa’ es segura al leer la pregunta, que puede ser la partícula más pequeña, en absoluto, ya que ‘protones y neutrones’ están en el centro del núcleo de un átomo, luego un átomo , que también tiene electrones. Entonces ‘solo significa en esta pregunta, muy pequeño y, por definición, como también viene a muy pequeño, pero luego __ pequeño, grande son términos relativos.

Átomo: la partícula más pequeña de un elemento que se puede decir que exhibe las propiedades del elemento.

Primero, la pregunta podría ser, ¿qué tan grande es un electrón, un neutrón o un protón?

Un electrón puede ser increíblemente grande. Puede ser el tamaño del planeta en el que vivimos, o incluso el tamaño de nuestro sistema solar. Quizás, incluso el tamaño del universo mismo.

Cuando alguien le da un “tamaño” supuesto y rápido de un átomo, ese no es realmente el tamaño de un átomo. Ese es el rango del efecto de campo umbral aceptado del átomo, o electrón, o protón, o lo que sea.

Es como el ejercicio de hipótesis nula: demuestre que los demócratas odian a Trump, demostrando la hipótesis nula del caso en el que al menos el 10% (± 1%) de los demócratas votarán por Trump. Es decir, si al menos el 11% votará por Trump, entonces es definitivo según la propuesta de que los demócratas odian a Trump es falso. ¿Quién define willy-nilly es 10% (± 1)? ¿Por qué no debería ser 5% (± 2) o 45% (± 7)?

¿Quién decide que 99.97% son los límites de la normalidad? ¿Por qué la ventana de ± 3 sigma se considera el efecto aceptado de la normalidad? ¿Por qué no 4-sigma? O 2-sigma?

¿Cómo se determinan los límites aceptados del electrón? ¿Qué tan débil debe ser el efecto de campo de un electrón antes de considerar el borde del tamaño de un electrón? Digamos en un vasto espacio vacío, y desea tener un área libre de cualquier contaminación del efecto de campo de un protón. ¿Qué tan lejos debe estar del protón antes de poder decir que no está afectado por la presencia del protón?

La molécula, el átomo, el electrón, son simplemente una distribución probabilística de los efectos. Cuando los llevamos al cero absoluto, sus límites se desvanecen en un grupo continuo.

No vi esto en la lista de respuestas, pero esta animación Flash es quizás lo mejor que he visto para responder a este tipo de preguntas.

La escala del universo

Use el control deslizante justo debajo del gráfico para acercar y alejar. La animación le mostrará todo, desde la longitud de Planck hasta la extensión del universo observable.

Los objetos más pequeños que podemos ver como entidades separadas son partículas de polvo en un rayo de sol: unas pocas micras. Imagine que la superficie de esta partícula de polvo es un plano cómodo de 200 metros cuadrados. Entonces un átomo tendría un tamaño de 1 mm. Dado que este es el tamaño de malla de los textiles para el hogar, puede imaginarlos como hojas atómicas. Como sucede, el tamaño de la partícula de polvo también es el tamaño de la celda. Puedes imaginar la celda como hogar familiar. Una proteína sería del tamaño de una almohada. El cuerpo humano en esta escala sería la Tierra.

Hay como 50 millones de millones de átomos en un grano de arena. Incluso los objetos muy pequeños tienen un número extremo de ellos. Es por eso que a los humanos les tomó tanto tiempo descubrir que la materia no es material uniforme, sino que tiene granulosidad a escalas extremadamente pequeñas.

Esta página web es una excelente manera de controlar un poco el tamaño de las cosas, pequeñas y grandes:

La escala del universo 2

Para poner esto en perspectiva, 12.01 gramos de átomos de carbono son exactamente equivalentes (por consenso científico) a un número específico (llamado número de Avogadro) que equivale a 6.022 x 10 ^ 23, que significa 6022 (19 ceros más), por lo que deben ser increíblemente pequeños . Por último, un nanómetro es una billonésima parte de un metro, ¡imagina 0,1 de una billonésima parte de un metro!

El radio de un átomo típico es una décima parte de una billonésima parte de un metro. Una cadena de átomos de un metro (aproximadamente 3 pies) de largo contiene un átomo para cada persona en el mundo. Un cubo de azúcar contiene tantos átomos como estrellas hay en el Universo.

O.1nm

Esta película es perenne a este respecto. Es cierto que no proporciona directamente los ejemplos que solicitó, pero puede derivarlos fácilmente de ellos.

Una vez leí que la mano adulta de tamaño promedio contiene más átomos que granos de arena en todas las playas de la Tierra. Estas son todas las playas en todas las costas oceánicas, todas las orillas de los lagos y todas las orillas de los ríos alrededor del planeta.

Si puede visualizar cada grano de arena de todas las playas de la Tierra reducidas y rellenas en su mano derecha, entonces puede comenzar a tener una idea de cuán pequeños deben ser los átomos.

Nota: leí esa información a mediados de la década de 1990. Las estimaciones de la cantidad de granos de arena en todas las playas de la Tierra pueden haber cambiado desde entonces.

Si promedias el tamaño de un átomo de hidrógeno y de la Tierra, obtienes algo del tamaño de un grano de arena. Imagina cuántos granos de arena cabrían dentro de la Tierra. Esa es también aproximadamente la cantidad de átomos que cabría dentro de un grano de arena. Básicamente, los átomos son muy, muy pequeños.

El tamaño de un átomo “promedio” se puede calcular por el tamaño de su nube más externa de electrones, que es de unos 10 ^ -15 metros. El tamaño del núcleo promedio es de aproximadamente 10 ^ -10 metros.

Tomemos esto en consideración.

(.)

El período sobre esta línea de texto es un punto medio entre un átomo y el tamaño del universo observable.

estás más cerca del tamaño de una celda que una celda está cerca del tamaño de un átomo.