Si un átomo es en su mayoría un espacio vacío, ¿las cosas alguna vez realmente se tocan entre sí?

Answer 1

No estoy seguro de cuál puede ser tu edad, pero has tocado uno de los misterios más profundos de la mecánica cuántica. En el dialecto de física cuántica de High Nerdese, su pregunta finalmente se reduce a esto: ¿Por qué las partículas de espín de medio entero exhiben la exclusión de Pauli? Es decir, ¿por qué se niegan a estar en el mismo estado, incluida la misma ubicación en el espacio? ¿al mismo tiempo?

Usted tiene toda la razón al señalar que un átomo es en su mayoría un espacio vacío, por lo que la pregunta natural que surge de esto es por qué los objetos no se atraviesan cuando se encuentran, especialmente porque son (como se señaló) casi enteramente hecho de espacio vacío?

Ahora, la respuesta refleja, y no es mala, es probable que sea una carga eléctrica. Esto se debe a que todos sabemos que los átomos son núcleos positivos rodeados de electrones con carga negativa, y que las cargas negativas se repelen. Entonces, dicho de esa manera, tal vez no sea demasiado sorprendente que, cuando los “bordes” externos de estos átomos más bien difusos se acercan demasiado, sus respectivos conjuntos de electrones se acercarían lo suficiente como para rechazarse entre sí. Entonces, con esta respuesta, “tocar” sería simplemente una cuestión de átomos que se acercan entre sí que sus nubes de electrones cargados negativamente comienzan a chocar entre sí. Esta repulsión requiere una fuerza para superarla, por lo que los dos objetos se “tocan”, se comprimen reversiblemente sin fusionarse, a través de los campos eléctricos que rodean los electrones de sus átomos.

Esto suena terriblemente bien, e incluso es correcto … hasta cierto punto.

Aquí hay una manera de pensar en el problema: si la carga era el único problema involucrado, ¿por qué algunos átomos tienen exactamente la reacción opuesta cuando sus nubes de electrones se acercan entre sí? Por ejemplo, si presionas los átomos de sodio cerca de los átomos de cloro, lo que obtienes son los dos átomos que saltan para abrazarse más estrechamente, con una liberación de energía resultante que a escalas más grandes a menudo se describe con palabras como “¡BOOM!” Así que claramente está ocurriendo algo más que una simple repulsión de la carga, ya que al menos algunas combinaciones de electrones alrededor de los átomos se amontonan mucho más cerca unos de otros en lugar de más lejos.

La resistencia general a acercarse demasiado resulta no tanto de la carga eléctrica (que todavía juega un papel), sino del efecto de exclusión de Pauli. La exclusión de Pauli a menudo se pasa por alto en los textos iniciales sobre química, que puede ser la razón por la cual los temas relacionados con lo que significa tocar a menudo también se dejan colgando un poco. Sin la exclusión de Pauli, el contacto físico (la capacidad de dos objetos grandes para hacer contacto sin fusionarse o unirse) siempre será un poco misterioso.

Entonces, ¿qué es la exclusión de Pauli? Es solo esto: muy pequeñas, muy simples partículas que giran (giran) de una manera muy peculiar siempre, siempre insisten en ser diferentes de alguna manera, como niños en familias numerosas donde todos quieren su papel, habilidad o distinción únicos. Pero las partículas, a diferencia de las personas, son cosas muy simples, por lo que solo tienen un conjunto muy limitado de opciones para elegir. Cuando se quedan sin esas opciones simples, solo les queda una opción: necesitan su propio espacio, aparte de cualquier otra partícula. Entonces defenderán ese espacio muy ferozmente. Es esa defensa de su propio espacio lo que lleva a grandes colecciones de electrones a insistir en ocupar cada vez más espacio general, ya que cada pequeño electrón esculpe su propio y único trozo de césped ferozmente defendido.

Las partículas que tienen este tipo peculiar de espín se llaman fermiones, y la materia ordinaria está formada por tres tipos principales de fermiones: protones, neutrones y electrones. Para los electrones, solo hay una característica de identificación que los distingue unos de otros, y así es como giran: en sentido contrario a las agujas del reloj (llamado “arriba”) o en el sentido de las agujas del reloj (llamado “abajo”). Usted pensaría que tendrían otras opciones, pero eso también es un profundo misterio de la física: los objetos muy pequeños son tan limitados en la información que llevan que ni siquiera pueden tener más de dos direcciones para elegir cuándo. dando vueltas.

Dos electrones con espines opuestos, o con espines que se pueden hacer opuestos entre sí girando los átomos en la dirección correcta, no se repelen entre sí: se atraen. De hecho, atraen tanto que son una parte importante de ese “¡BOOM!” Mencioné anteriormente para el sodio y el cloro, que tienen electrones solitarios sin espín, esperando. Hay otros factores sobre la energía que tiene el auge, pero el punto es que, hasta que los electrones hayan formado pares tan agradables y ordenados, no tienen tanta necesidad de ocupar espacio.

Sin embargo, una vez que se ha producido la unión, una vez que los átomos están en arreglos que no dejan a los electrones descontentos sentados alrededor queriendo participar en vínculos estrechos, entonces el aspecto territorial de los electrones aparece en primer plano: comienzan a defender su territorio ferozmente.

Esta defensa del césped primero se muestra en la forma en que los electrones giran alrededor de los átomos, ya que incluso allí los electrones insisten en forjar sus propias órbitas únicas y físicamente separadas, después de que se resuelva el primer par de dos electrones. Como puedes imaginar, tratar de orbitar alrededor de un átomo y, al mismo tiempo, esforzarte mucho para mantenerte alejado de otros pares de electrones puede llevar a geometrías bastante complicadas. Y eso también es algo muy bueno, porque esas geometrías complicadas conducen a algo llamado química, donde diferentes números de electrones pueden exhibir propiedades muy diferentes debido a que los nuevos electrones se exprimen en todo tipo de órbitas externas curiosas y, a menudo, muy expuestas.

En metales, se pone tan mal que los electrones más externos se convierten esencialmente en niños de la comunidad que giran alrededor de todo el cristal metálico en lugar de adherirse a átomos individuales. Es por eso que los metales transportan calor y electricidad tan bien. De hecho, cuando miras un espejo metálico brillante, estás mirando directamente al movimiento más rápido de estos electrones de toda la comunidad. También es la razón por la que, en el espacio exterior, debes tener mucho cuidado al tocar dos piezas de metal limpio entre sí, porque con todos esos electrones en movimiento, las dos piezas pueden decidir unirse en una sola pieza de metal. de solo tocar. Este efecto se llama soldadura al vacío, y es un ejemplo de por qué debe tener cuidado al asumir que los sólidos que hacen contacto siempre permanecerán separados.

Pero muchos materiales, como usted y su piel, no tienen muchos de estos electrones comunitarios y, en cambio, están llenos de pares de electrones que están muy contentos con las situaciones que ya tienen, gracias. Y cuando estos tipos de materiales y este tipo de electrones se acercan, el efecto de exclusión de Pauli se afianza, y los electrones se vuelven muy defensivos de su territorio.

El resultado a nivel macroscópico es lo que llamamos tocar: la capacidad de hacer contacto sin empujar o fusionar fácilmente, una suma a gran escala de todos esos electrones individuales altamente contenidos que defienden sus pequeños fragmentos de césped.

Answer 2

Eso depende de tu disposición para jugar juegos semánticos.

En el nivel atómico, los objetos no tienen superficies sólidas del tipo que los niños piensan cuando dicen “cosas”. En ese nivel, todas las interacciones físicas son entre campos electromagnéticos. Cuando alcanzas una taza de café, los electrones más externos en los átomos más externos en las moléculas más externas de las células más externas o la capa más externa de la piel en tus dedos entran en interacción con los electrones más externos en los átomos más externos en las moléculas más externas en la cerámica Esmalte que cubre la taza.

La taza se siente fría y dura debido a la forma en que estos electrones de superficie interactúan con los que están debajo de ellos y los núcleos atrapados en ellos.

Entonces, si piensas que “cualquier cosa” es un objeto sólido como tazas y dedos, entonces no, nunca puedes realmente tocar nada, pero tampoco existe realmente. La cuestión es que no hay objetos sólidos en nuestra forma de pensar en nuestra vida cotidiana. Solo hay colecciones de partículas subatómicas que interactúan, y, a menos que incorpore la física de alta energía a la ecuación, “tocar” es simplemente el acto de las superficies bajas de electrones que entran en el rango de influencia del otro.

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Premio Scuart y Fantasía de Stuart’s

Answer 3

Descargo de responsabilidad: no es un físico, pero:

La formulación de la pregunta sugiere un cierto modelo del universo físico. Tendemos a pensar en los objetos como sólidos en un espacio tridimensional. El “toque verdadero” se produce si estos objetos se presionan uno contra el otro.

El problema es que este modelo del universo físico es incorrecto si se observa una escala muy pequeña. Simplemente no puede confiar en sus instintos al visualizar lo que está sucediendo a esa escala. Lo que parecían ser objetos sólidos a distancia ahora se convierten en cosas que se comportan de manera muy diferente a los objetos sólidos a los que estás acostumbrado.

Por favor, suprima su deseo de visualizar los átomos. Cualquier visualización que se te ocurra será engañosa. Los átomos no son pequeños pinchazos de materia. No son pequeños sistemas solares con un núcleo solar orbitado por planetas electrónicos. Como se explica en otras respuestas, no son en su mayoría espacio vacío: es también una imagen que se evoca al pensar en los átomos en términos de pinchazos sólidos tridimensionales que se orbitan entre sí.

Los átomos no pueden presionarse unos contra otros de manera normal (a menos que sea cuando estamos hablando de reacciones nucleares, pero no lo estamos haciendo). Su comportamiento es mucho más raro.

La forma en que los átomos interactúan entre sí es, principalmente, a través de la llamada fuerza electromagnética. Los electrones, cualquiera que sean, y cuya ubicación no se determina exactamente en un solo punto, se repelen entre sí. Esta fuerza es fuerte, de modo que cuando, por ejemplo, dos ladrillos se juntan, los electrones que acompañan a los átomos de esos ladrillos comienzan a empujarse entre sí tan fuerte que los ladrillos se atascan. Si presionas con fuerza, la disposición de los átomos en los dos ladrillos será destruida por estas fuerzas y los ladrillos se romperán antes de que los átomos se acerquen entre sí.

Lo que nos da la sensación de estar tocando es, de hecho, los electrones se repelen entre sí cuando se acercan.

Answer 4

Gracias por la A2A.

Vamos a empezar con el átomo en sí. Está compuesto por un núcleo que contiene protones y neutrones rodeados por una nube de electrones. El núcleo ocupa una fracción muy pequeña del espacio del átomo. La mayor parte del espacio proviene de la nube de electrones que la rodea, y estos electrones son extremadamente pequeños. Su masa se considera despreciable cuando se calcula la masa atómica. Tenga en cuenta que esta nube de electrones no es densa en absoluto. Está ocupada por partículas extremadamente pequeñas que circulan en un espacio muy, muy grande. Para poner esto en proporción, si sostengo una pelota de tenis y la considero como el núcleo de un átomo, la nube de electrones sería del tamaño de un campo de fútbol. Esto significa que el átomo es en su mayoría espacio abierto. Cada vez que tocamos un objeto sólido, no estamos tocando sus átomos, estamos tocando las fuerzas electrostáticas generadas por los átomos. Cuando sostienes un lápiz, las fuerzas electrostáticas en los átomos de tu mano están tocando las fuerzas electrostáticas en los átomos del lápiz. Aunque los átomos en un sólido están más empaquetados que en un líquido y en un gas, en su mayoría son espacios abiertos.

Espero que haya ayudado!

Answer 5

Estoy publicando mis comentarios explícitamente en respuesta a los interesantes comentarios de Allan Steinhardt a continuación …

Re # 1: En el régimen óptico no lineal, un fotón puede, de hecho, influir en otro fotón. Típicamente, la interacción involucra un estado de la materia (sólido, líquido, gas, plasma), por lo que un fotón modifica alguna propiedad de la materia que, a su vez, afecta la propagación que otro fotón experimenta al propagarse a través del medio (los ejemplos incluyen el segundo Generación de armónicos – mediante la cual un haz de IR intenso puede emerger como un haz visible, dada la propagación a través de un medio apropiado [un cristal] – holografía en tiempo real, transparencia autoinducida, etc.). Algunas interacciones son auto-inducidas, como el auto-enfoque. En este caso, un material uniforme puede emular una lente cuando un haz de luz intenso con un perfil de intensidad no uniforme (como una distribución transversal guassiana) incide sobre el medio. Entonces, en este contexto, los fotones pueden interactuar (o “colisionar”) con otros fotones. Típicamente, estas interacciones ocurren a intensidades altas, en cuyo caso la presencia de fotones puede modificar las propiedades cuánticas de un átomo o molécula dado. Ahora, permítame especular (y, por supuesto, acojo con satisfacción sus comentarios) … No estoy calificado para responder la pregunta si los fotones pueden interactuar entre sí en un vacío. Mi intuición me dice que cuando la energía del fotón se acerca a la energía de un electrón (511 kev), entonces puede haber una auto interacción, mediada a través de este electrón virtual incluso en un vacío … pero, “intuición”, en mi opinión, se adquiere conocimiento y, por lo tanto, ni siquiera puedo usar ese término hasta que adquiera el conocimiento suficiente sobre cómo los fotones modifican el vacío. Comida para el pensamiento..

Con el debido respeto, creo que su imagen física no es del todo correcta y, de hecho, es engañosa. En una interacción óptica no lineal, varios fotones interactúan entre sí en un medio a través de una susceptibilidad óptica no lineal que se caracteriza por las propiedades mecánicas cuánticas del material. El acoplamiento se expresa como una polarización óptica no lineal, que actúa como un término fuente (P punto E) en la ecuación de onda y puede afectar la fase de los fotones en el caso de la modulación de autofase o, en el caso de la generación de armónicos. , resulta en un fotón cuya energía es la suma (o diferencia) de los fotones que interactúan. A este respecto, los fotones han interactuado mutuamente, mediado por las propiedades mecánicas cuánticas del medio. La transparencia autoinducida es un ejemplo interesante de un caso en el que la interacción óptica no lineal modifica el material de tal manera que parece libre de pérdidas, a través de las perturbaciones del nivel de energía inducidas por el campo del fotón (consulte, por ejemplo, documentos de Steve Harris, de Stanford, sobre el tema). En este sentido, uno puede dibujar una imagen física que los fotones han interactuado mutuamente entre sí. La saturación de un sistema de dos niveles (por ejemplo, la conocida línea D del sodio) es un ejemplo de un sistema resonante, cuyos niveles cuánticos de Na se perturban por un fotón, lo que afecta la propagación de los fotones a través del vapor (ver, por ejemplo, , papeles de mezcla de cuatro ondas sobre este tema; por ejemplo, Abrams y Lind, sobre la conjugación de fase óptica, en el texto de referencia de Fisher, Optical Phase Conjugation, 1983, Academic Press). Puedo sugerirle que también se refiera a textos clásicos sobre mecánica cuántica y / o electrónica cuántica (como Schiff, Yariv, Shen, Boyd, …) para conocer mejor la física subyacente.

Answer 6

Cuando dos átomos se acercan, hay tres tipos de fuerzas eléctricas:

• Repulsión entre los núcleos (+ / +)
• Atracción entre los núcleos y las nubes de electrones (+/-)
• Repulsión entre las nubes de electrones (- / -)

La fuerza neta entre los átomos depende de cuál de los anteriores gana, según la distancia entre los núcleos. Cuando se acercan más que una distancia de umbral, hay una fuerza repulsiva. Cuando están más separados pero no demasiado separados, hay algo de atracción. Esta fuerza neta se llama fuerza de Van der Waals.

La imagen de arriba ilustra una vista conceptual de la naturaleza de la fuerza de Van der Waals. * El punto donde la línea verde tiene su valor más bajo es la distancia de equilibrio entre los átomos. Cuando estén más cerca, se repelerán, cuando más alejados, atraerán. Esta distancia de equilibrio depende de la fuerza electromagnética y mucho más grande que el tamaño de las partículas que forman el átomo. Como sabemos, las fuerzas eléctricas pueden actuar sobre grandes distancias (ley del cuadrado inverso de Coulomb)

Cuando presionas dos superficies juntas, parece que se repelen entre sí con exactamente la misma magnitud de fuerza en la dirección opuesta. En realidad, esta repulsión no se debe directamente a la fuerza aplicada, sino a la deformación causada por la fuerza aplicada. No importa la poca fuerza que ejerza, siempre hay una ligera deformación de los materiales en la superficie, lo que hace que los átomos se acerquen un poco más e induzcan una fuerza repulsiva hasta que equilibre la fuerza aplicada. Por supuesto, cuando la fuerza aplicada es grande, esta deformación es mensurable y resulta ser aproximadamente proporcional a la fuerza aplicada, que es la ley de elasticidad (ley de Hooke).

Eso es lo mejor que puedo explicar. Mire este excelente video clip de Feynman hablando de esto, entre otras cosas:

* En realidad, puede ser mucho más complejo en comparación con lo que se muestra en la imagen anterior, la energía puede ser diferente en diferentes direcciones debido a la simetría no esférica de diferentes átomos, y no simplemente una función de la distancia entre los núcleos. Además, una visión clásica es una aproximación cruda y se necesita una explicación mecánica cuántica para entender esto mejor.

Answer 7

Hay muchas cosas que pasan el uno al otro todo el tiempo. En este momento, cuando estás leyendo estas líneas, trillones de neutrinos solares pasan por tu cuerpo, incluso cuando ahora es de noche en tu parte del globo. Los neutrinos tienen una interacción muy débil con la materia. Para ellos solo eres un espacio vacío. También la materia oscura, que se cree constituye el 25% de la masa del universo (mucho más que cualquier cosa visible), está pasando a tu cuerpo ahora mismo. La ciencia no sabe qué es, pero debe estar interactuando muy poco (menos que los neutrinos) con la materia, de lo contrario, ya se habría detectado. También para este tipo de materia, tu cuerpo es solo un espacio vacío.

¿Qué tiene la materia ordinaria que los neutrinos y la materia oscura no tienen?

Bueno, una carga eléctrica, o mejor una tendencia a interactuar con los campos electromagnéticos. No puedes ver los campos electromagnéticos pero están ahí. Cuando te sientas en una silla, coloca objetos en una mesa, toca tu cuerpo, estás sintiendo el campo electromagnético. No hay interacción directa con el núcleo atómico desde su punto de vista. En casi toda nuestra vida cotidiana, estamos sobrevolando los campos electromagnéticos que nos mantienen en el suelo, en nuestras sillas. Si pudiera eliminar todos los cargos en su cuerpo (¡es imposible! Los cargos no se pueden eliminar nunca) caería por el suelo y se desintegraría.

Answer 8

Como a menudo es el caso, la respuesta depende de cómo se define “tocar”. Si te refieres a que los nervios de tus dedos sienten el lápiz, claro que sí.

Lo que sucede a nivel molecular cuando se acercan dos superficies es en realidad bastante sutil. La superficie de un objeto no es lisa, ni está definida; más bien es un paisaje muy tosco en el que ocurren las distribuciones de electrones. A medida que las dos superficies se acercan, los picos en cada superficie comienzan a interactuar y las distribuciones de electrones comienzan a polarizar a la otra entidad. Al principio hay una ligera fuerza de atracción entre ellos, causada por la distribución de electrones de uno que atrae los núcleos del otro, (a través de los electrones del otro que son repelidos), pero a medida que los centros se acercan más, las distribuciones de electrones comienzan a repelerse entre sí. fuertemente.

Si te refieres a si los electrones chocan, no, por supuesto que no. Si te refieres a si los campos eléctricos de una distribución de electrones interactúan y repelen las distribuciones de electrones de la otra, sí, por supuesto que sí, por lo que tu mano no pasa a través del lápiz. Si quieres una respuesta más profunda, prueba Feynman, RP 1939. Phys. Rev. 56 : 340-43.

Answer 9

Respuesta corta: (i) muchas cosas no chocan, (ii) se alegran de que el espacio / los átomos están casi vacíos, la vida depende de esto, y (iii) la pregunta presenta un defecto lógico.

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(i) Por lo tanto, vemos que muchas cosas no chocan: acabo de terminar de pasear al perro de mi (hija). Mientras lo hice reflexioné sobre esta pregunta. Eché un vistazo a la hierba verde a mis pies, el abrigo negro de nuestro perro, los camiones de árboles marrones, las hojas de otoño de color ámbar, el cielo azul y los reflejos plateados brillantes de un estanque. La vista no se ve en la fuente de la luz sino en los reflejos de la luz. La luz nunca choca siempre consigo misma. Si lo hiciera no podríamos ver. El mundo sería una mancha gris. Todos los colores a mi alrededor son visibles porque y solo porque los fotones se cruzan sin colisiones.

(ii) La vida depende de las colisiones, a pesar del vacío en los átomos: el movimiento que se ve en un microscopio (movimiento browniano) es el resultado de partículas cargadas (átomos) que se empujan entre sí. El movimiento browniano es excelente para la vida (mueve la comida y la información sin la necesidad de introducir energía “extra”, razón por la cual la vida es mucho más eficiente que las máquinas hechas por el hombre). Las nubes de electrones, que son en su mayoría espacio vacío, actúan como “patrulla aérea de combate” alrededor del núcleo que protege a otros átomos. Recordar cargas eléctricas repele carga eléctrica de la misma señal. No dependemos de la masa en general, para las colisiones dependemos de la carga eléctrica para las colisiones.

(iii) Lógica defectuosa: el problema con la pregunta desde una perspectiva lógica es importante para iluminar (¡mal juego!). En resumen, la pregunta se puede reformular aproximadamente como “Muchas cosas no chocan. El espacio está casi vacío. Pero vemos que chocan muchas cosas. ¿Sup?” Bueno, a riesgo de ser snarky, una respuesta podría ser “las cosas que experimentas chocando chocan y las cosas que no chocan, ¡bien no chocan!” Ah, y ves colisiones porque tu vista se basa en la transferencia de información sin colisiones para lograr claridad. El mundo necesita una mezcla, cosas para colisionar [materia] para hacerte a ti y cosas para lograr que la materia interactúe y sea visible [transportistas de carga].
Muchas cosas no interactúan (chocan) mucho, se cree que la materia oscura y la energía oscura son el 95% del universo y la materia normal que conocemos es el 5%. Es debido a la falta de interacción que lo extraño y oscuro es, bueno, oscuro.

Answer 10

Sí, puedes tocar cosas, cuando respiras, los componentes del aire “tocan” los componentes de tu cuerpo. La interacción atómica y la adversión electrónica son todavía un tipo de “toque”. Puede “sentir” la dureza o la fragilidad de los objetos y cuando toca cosas, los sensores inmediatos le brindan información sobre cómo se comporta ese material. Puede “sentir” las diferentes texturas de la seda o el algodón suelto.

Si bien puede ser cierto que los núcleos reales de los átomos alguna vez se tocan debido a sus nubes de electrones, no significa que nuestro “sentido del tacto” sea inútil, ya que brinda información general acerca de ciertos materiales basados ​​en la resistencia eléctrica y física a su átomos propios.

Answer 11

Tienes razón. Los átomos son en su mayoría espacios vacíos. Hay una gran brecha entre el núcleo y la primera cubierta, entre la primera cubierta y la segunda cubierta, etc. La solidez se debe a que están formadas por átomos típicos. Los átomos típicos siempre tienen la carga eléctrica positiva (protones) en el centro con la carga eléctrica negativa (electrones) en el exterior. Las cargas negativas repelen otras cargas negativas, por lo que los electrones de un átomo se alejan de los electrones de otros átomos. La materia está hecha de átomos que tienen electrones en su exterior. Desde que dos objetos se tocan, los electrones externos de un objeto (por ejemplo, la piel) se alejan de los electrones del segundo objeto (por ejemplo, el control remoto de su televisor). Como los electrones no se salen del camino, no puedes atravesar otros objetos. Pensamos que ese efecto es “sólido”. Volviendo a su pregunta original, no, nunca ha tocado nada. Esa delgada capa de repulsión está ahí y no importa cuánto aprietes, no puedes vencerla y realmente tocar las cosas.

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Answer 12

“Vacío” es una especie de término incorrecto, ya que esa región tiene electrones deslocalizados por todas partes. Se puede decir que tiene una baja densidad de masa.

En cuanto a por qué las cosas son difíciles, las fuerzas de contacto entre los objetos son de naturaleza electromagnética. Un electrón tiene carga, y cuando la mano trata de tocar algo, la nube de electrones de los átomos en su mano y la nube de electrones de los átomos en el objeto se repelen, y por lo tanto la sensación de que es dura.

Nota-Esta es una explicación muy simple.

Answer 13

Los grandes círculos son los átomos. El espacio rosa es el área donde los electrones deambulan. Y los pequeños círculos oscuros son los respectivos núcleos.
Considera un sólido. En un sistema de tres átomos (es decir, imagine que todo el sólido es solo tres átomos), los átomos no están alineados como en la Figura 1.
Dado que muchos de los átomos son solo espacios vacíos, simplemente se superponen unos sobre otros. Recuerda que nunca hay realmente un límite REAL de un átomo.
Por lo tanto, el estado real de los átomos en la materia se parece más a la Figura 2.

Ahora, cuando ves un escenario real y práctico, y agregas la tercera dimensión, y muchas más capas de átomos, obtienes una densa colección de núcleos muy cerca. Esto definitivamente no es un espacio vacío. Y esto es lo que impide que las cosas pasen por las cosas.

Como nota al margen, en los líquidos, estos núcleos están un poco más separados, por lo que las cosas pueden pasar a través de los líquidos. Y en los gases son mucho más parecidos a la Figura 1, y así las cosas pasan fácilmente a través de los gases.

Answer 14

Descargo de responsabilidad: no soy un físico, solo me gusta la física y tiendo a leer mucho sobre esto.

Cuando decimos que los átomos son en su mayoría espacio vacío, queremos decir que hay una gran diferencia entre el tamaño de las partículas subatómicas y la distancia entre ellas. Por ejemplo, para alguien mucho más grande que nosotros, nuestro sistema solar sería en su mayoría espacio vacío.

Los átomos están compuestos por núcleos y electrones. Ahora, los electrones son muy, muy pequeños y están a una distancia bastante grande del núcleo. Entonces, ¿por qué las cosas no se atraviesan?
¡Entra la fuerza electromagnética!
Como ustedes saben, los electrones tienen carga negativa, y las partículas con la misma carga se rechazan entre sí.
Si presionas tu dedo contra una pared y lo observas de cerca con un microsocope muy preciso, puedes ver que nunca puedes tocar los átomos. ¿Por qué es así? Bueno, ¡los electrones en el exterior de los átomos de la pared están empujando los electrones en tu dedo!

¿Conoces la sensación cuando intentas juntar dos imanes en el mismo polo? Simplemente se empujan entre sí hacia el exterior y se necesita mucha fuerza para que se “toquen”.
Se necesitaría mucha fuerza para hacer que los electrones de algo pasen a través de los electrones de otra cosa, porque los electrones son egoístas y no quieren que otros tomen su lugar.

En cuanto a por qué podemos verlos … Si miramos hacia el cielo nocturno, podríamos ver una galaxia como un conjunto cercano de objetos o incluso un solo objeto (dependiendo de la distancia y nuestra capacidad para verlo). Lo mismo ocurre con los átomos. Sí, son 90% de espacio vacío, pero ese espacio vacío es tan pequeño que no podemos percibirlo desde afuera.

Si tuviéramos el tamaño de un electrón, o tal vez un quark, veríamos esas distancias como enormes, y veríamos un átomo como un sistema solar o algo así (los electrones no orbitan como lo hacen los plantes, pero es la mejor analogía que puedo encontrar ).

¡Espero eso ayude!

Answer 15

Permítame repetir algo que Richard Muller dijo que cambió mi percepción de los átomos. No son en su mayoría espacios vacíos. Están llenos de las funciones de onda de los electrones.

Además de eso, en realidad hay una definición de lo que significa “tocar” a nivel microscópico. Vea este gran video de Sixty Symbols que tiene una respuesta a su pregunta:

Answer 16

El campo de fuerza electromagnética, los electrones alrededor de una molécula o el átomo, repelen los electrones alrededor de otra. El protón en el núcleo normal anula la fuerza repulsiva de los electrones entre las moléculas, pero como está en el centro, si las acercas lo suficiente, la distancia entre los electrones comienza a ser proporcionalmente significativamente menor que la distancia entre protones y electrones y por lo que la fuerza de repulsión ya no se anula, los átomos son tan pequeños que percibimos esta increíble pequeña distancia sobre la cual la repulsión aumenta como una barrera instantánea. También vemos cosas por una razón relacionada, los electrones alrededor de las moléculas absorben un fotón que salta hasta un nivel de energía más alto alrededor del átomo y luego vuelven a caer para volver a emitir el fotón. Los electrones y protones se repelen y se atraen entre sí con una fuerza igual a 1 / distancia ^ 2, y los electrones y protones por sí mismos no pueden absorber un fotón y luego reemitirlo como lo pueden hacer los electrones alrededor de un átomo, actuando como un sólido (o algo hecho a partir de gran cantidad de sólidos muy pequeños, como en líquidos y gases, y ser visto son cosas que solo tienen sentido para los átomos y las moléculas.

Answer 17

Cada átomo tiene alguna masa, cada átomo unido en el estado (líquido, gaseoso, sólido), la disposición del átomo es diferente en diferentes estados. Cuando el átomo tiene una forma definida como (HCC, BCC- estructura de cristales) ocupa alguna forma, su masa varía con sus estados. Las cosas no pasarán de una a otra debido a su masa. El átomo está vacío en el interior, pero está cubierto con ciertas formas y límites, depende totalmente de la estructura del cristal.
Cuando el átomo está en estado sólido, entonces los átomos están fuertemente unidos entre sí cuando sostenemos el lápiz, aplicamos cierta presión sobre él para mantenerlo. No hay atracción intermolecular entre el lápiz y la mano humana

Answer 18

Cuando llegas al nivel atómico, las fuerzas electromagnéticas (CEM) son realmente robustas. A medida que la distancia entre dos objetos físicos dice que una bola de bolos y un alfiler se aproximan a cero, la FEM negativa de sus respectivas capas de electrones aumenta según la regla del cuadrado inverso. (d1-d2 = (F1-F2) 2. A medida que la distancia se reduce en un factor de 2, entonces la fuerza aumenta en un factor de 4. Ahora, como todos saben, las cargas opuestas se atraen y las cargas similares se repelen. entre ellos, cuanto más se repelen, es esta fuerza de rechazo la que sentimos como la sensación del tacto.
Ahora, en el caso de las reacciones químicas, por ejemplo 2H + O = H2O, los átomos se han combinado y ahora comparten la capa de electrones, así que digo que sí, H y O se tocaron entre sí. Tipo de lo mismo en las colisiones nucleares.

Answer 19

Hay una gran respuesta a esto dada en el canal vsauce en YouTube:

La respuesta corta es que interactúas con objetos usando la fuerza electromagnética. Los electrones forman una especie de cáscara alrededor de todos los átomos.

Cuando intentas tocar algo, los electrones en tus dedos son repelidos por los electrones en el objeto, y la fuerza de repulsión es lo que percibes como contacto, aunque hay una brecha entre tu dedo y el objeto que estás tocando. Es realmente muy pequeño.

La misma explicación responde a tu pregunta sobre la transparencia. Se ven objetos usando fotones, oscilaciones en los campos eléctrico y magnético.

Esos fotones generalmente son absorbidos o reflejados por los electrones en los elementos que estás mirando. Algunas sustancias están dispuestas de tal manera que los electrones no absorben fotones de longitud de onda visibles, por lo que son transparentes, como el vidrio y algunos plásticos.

Esta propiedad de absorber fotones depende de la energía transportada por el fotón, también conocida como la longitud de onda. Las explicaciones de estos fenómenos están descritas por las leyes de la mecánica cuántica.

Un gran ejemplo de esto es la puerta de un moderno horno de microondas. Es transparente a los fotones de longitud de onda visibles, de modo que puede ver su comida, pero es opaco a los fotones de microondas, que deben permanecer dentro y no cocinar al observador.

Answer 20

Si bien muchos saben que la materia aparentemente sólida es “espacio en su mayoría vacío”, rara vez van más allá de ese hecho para aprender qué hace que un volumen que es “espacio en su mayoría vacío” resista la compresión y se comporte de manera sólida. Una vez más, muchas personas saben que solo hay cuatro fuerzas fundamentales: la gravedad, la fuerza electromagnética, la fuerza débil y la fuerza fuerte. Ninguna de estas fuerzas hace que la materia sea sólida.

Cita de la entrada de Wiki: http://en.wikipedia.org/wiki/Pau …

“Se ha demostrado que el principio de exclusión de Pauli es responsable del hecho de que la materia a granel ordinaria es estable y ocupa volumen. Esta sugerencia fue hecha por primera vez en 1931 por http://en.wikipedia.org/wiki/Pau …, quien señaló los electrones de cada átomo no pueden caer todos en el orbital de menor energía y deben ocupar capas sucesivamente más grandes, por lo que los átomos ocupan un volumen y no se pueden apretar demasiado juntos.

La respuesta de John Bailey a ¿Cuál es tu hecho favorito poco conocido en física?