¿Cuántas fuerzas actúan en un átomo?

Answer 1

Hay cuatro fuerzas fundamentales en este Universo:

1. La fuerza nuclear fuerte
2. La débil fuerza nuclear
3. La fuerza electromagnética
4. La fuerza gravitacional

Todas estas cuatro fuerzas trabajan juntas para mantener la estabilidad de un átomo, pero tres de ellas tienen un mayor efecto, particularmente en el caso de un átomo u otras partículas subatómicas. La fuerza de la Gravedad gobierna principalmente cómo se comportan los objetos celestes masivos en presencia de los demás. En un átomo, el efecto de la gravedad es bastante despreciable.

Así que las principales fuerzas que actúan en un átomo son la fuerza fuerte, la fuerza débil y la fuerza electromagnética.

Las fuerzas electromagnéticas de atracción y repulsión basadas en cargas mantienen las partículas subatómicas y las hacen moverse. Estas fuerzas mantienen a los electrones en una órbita alrededor del núcleo cargado positivamente. Estas fuerzas también son responsables de los niveles de energía de los electrones y sus posiciones.

¿Alguna vez te has preguntado por qué las fuerzas electromagnéticas de repulsión entre dos protones en el núcleo no los separan y hacen que el átomo explote? Aquí, esta es la fuerza nuclear fuerte que contrarresta las fuerzas repulsivas que mantienen las cosas juntas.

Las fuerzas débiles afectan la estabilidad del átomo. Esta es la fuerza que es responsable de fenómenos como la radiactividad, donde, en un átomo inestable, un neutrón se transforma en un protón y un electrón que causa la desintegración radiactiva.

Answer 2

Si estás hablando de interacciones electrón-núcleo, depende del átomo. En un átomo de hidrógeno libre solo hay una atracción electrostática + a, en todos los demás átomos que necesita para incluir repulsiones de electrones. Si desea profundizar en las fuerzas nucleares dentro del núcleo, entonces se vuelve más complicado, pero la química está controlada por las interacciones electrostáticas + + y – – como se mencionó. Excepto por el hidrógeno, estos nunca pueden calcularse completamente (problema de tres cuerpos), por lo que encontrará que deben realizarse muchas aproximaciones para ajustarse a los hechos.

Answer 3

Existe la fuerza electromagnética que actúa entre los electrones (negativo, en las partes externas del átomo) y la fuerza nuclear fuerte que mantiene a los protones y neutrones juntos en el núcleo, en el centro del átomo. Esto tiene que ser fuerte para vencer las fuerzas repulsivas entre los protones cargados positivamente. También existe la fuerza nuclear débil, que a veces da lugar a la desintegración radiactiva, y es responsable de la fusión nuclear y otros efectos. Los protones y los neutrones están compuestos de quarks, y a veces se dice que una “fuerza de color” mantiene a los quarks juntos, pero en realidad esta es otra manifestación de la fuerza nuclear fuerte. La cuarta y última fuerza es la gravedad, que es la más débil de todas las fuerzas. Aunque desempeña un papel insignificante en el comportamiento de las partículas dentro del átomo en condiciones normales, si la masa suficiente se concentra en un lugar, como en las estrellas de neutrones, supera la fuerza electromagnética que conduce a la coalescencia de los núcleos. En los agujeros negros, la fuerza gravitacional se vuelve tan fuerte que incluso supera la fuerza nuclear fuerte. En las hipotéticas “estrellas de quarks”, la “fuerza de color” sería superada por la gravedad para dar materia consistente de quarks libres.

La fuerza electromagnética a menudo se manifiesta como dos fuerzas separadas en el mundo ordinario: la fuerza electrostática (que causa que las cargas iguales se repelen y que las cargas opuestas se atraigan) y la fuerza magnética que es similar en muchos aspectos, excepto que parece imposible tenerla. Polos magnéticos independientes, “norte” o “sur”. Es la fuerza electrostática la más importante para describir la composición de los átomos, pero para una descripción completa se debe tener en cuenta el magnetismo: las cargas que se mueven dentro de los átomos tienen campos magnéticos asociados. James Clerk Maxwell (principalmente) mostró que estas dos fuerzas eran en realidad manifestaciones de una “fuerza electromagnética” subyacente hacia fines del siglo XIX.

Todas las fuerzas (excepto, quizás, la gravedad) se consideran el resultado de un intercambio de partículas virtuales: por ejemplo, la fuerza electromagnética resulta del intercambio de fotones virtuales entre partículas. Mientras que las partículas reales equivalentes a las partículas virtuales intercambiadas en tres de las cuatro fuerzas han sido detectadas, el “gravitino”, considerado responsable de la gravedad, no lo ha sido. Detectamos los fotones reales como luz, pero los fotones responsables de la fuerza electromagnética son fotones virtuales, que surgen de fluctuaciones cuánticas del campo electromagnético, y normalmente no son evidentes, aunque sí tienen efectos reales.