¿Por qué es una roca una roca y no un polvo fino de átomos y moléculas? ¿Qué mantiene unidas las partículas? Aprendiendo y Estudiando para siempre

Vayamos a lo básico. Un átomo se encuentra en su estado de energía más bajo cuando tiene un conjunto completo de electrones en su capa externa de electrones. Así, por ejemplo, la capa exterior de hidrógeno puede contener dos electrones, y la capa exterior de carbono puede contener ocho electrones. Si cualquiera de los átomos puede llenar su capa de electrones, estará en su estado de energía más bajo. Sin embargo, el hidrógeno solo tiene un protón, por lo que solo puede mantener un electrón por sí solo; el carbono tiene catorce protones, pero diez de ellos tienen electrones en las capas internas (dos y ocho para la primera y la segunda), lo que significa que solo puede mantener cuatro electrones en su capa externa. Es un estado desequilibrado, de alta energía.

Los átomos como el hidrógeno y el carbono resuelven este desequilibrio al compartir efectivamente los electrones: así, dos átomos de hidrógeno podrían compartir un electrón en una díada [math] \ text {H} _2 [/ math], de modo que cada uno de ellos tenga una capa externa completa. Ese intercambio de electrones mantiene esos dos átomos juntos. El enlace no es tan fuerte como podría ser: cada átomo de hidrógeno solo puede contener realmente un electrón, y el estado de menor energía de llenado de la capa del electrón se compensa en cierta medida por la fuerza repulsiva entre los dos núcleos cargados positivamente, pero todos las cosas consideraron que el enlace es suficiente para mantener los dos átomos juntos, salvo alguna fuerza externa o contexto.

Cuando estamos tratando con un sólido, como una roca, primero tenemos un grupo de átomos que están unidos entre sí en moléculas, grupos de átomos que comparten electrones en un estado de baja energía comparativamente estable, y en segundo lugar un grupo de moléculas conectadas por comparativamente intercambio de electrones intermolecular débil. Todo se mantiene unido porque no hay suficiente energía disponible para romper los enlaces intermoleculares, y mucho menos los moleculares. De hecho, la ‘dureza’ de un sólido es una indicación de cuánta energía se debe agregar para romper esos enlaces. El vidrio se romperá fácilmente porque los enlaces intermoleculares son relativamente débiles; El granito es mucho más difícil de romper porque los enlaces intermoleculares son relativamente fuertes. Hay todo tipo de matices en esto:

Líquidos como el agua, donde (a temperaturas líquidas) la atracción entre las moléculas es lo suficientemente débil como para que las moléculas puedan deslizarse unas sobre otras, pero lo suficientemente fuerte como para evitar que salgan volando.
Cristales, que son efectivamente moléculas individuales de tamaño indefinido, con enlaces comparativamente fuertes y ordenados.
Gases nobles como el argón o el helio, que tienen cubiertas externas completamente completas y que rara vez interactúan con algo.

Los sólidos se mantendrán juntos siempre que los átomos y las moléculas dentro de ellos carezcan de un estado de energía inferior para moverse. Puedes romper un sólido de varias maneras:

Derritiéndolo, lo que elimina de manera efectiva el estado de baja energía en el que descansa el sólido al darle demasiada energía para que esos enlaces se mantengan.
Adición de un disolvente o catalizador, que proporciona a los componentes del sólido un nuevo estado de energía inferior para alcanzar; Renunciarán a compartir electrones con los otros átomos o moléculas e interactuarán en cambio con el disolvente o catalizador.
Agregando presión mecánica, que puede aplastar o dividir el sólido a lo largo de sus enlaces más débiles sin cambiar realmente la “solidez” del objeto.

Aparte de agregar energía al sistema o proporcionar un estado de energía más nuevo y más bajo para compartir electrones, los sólidos se mantendrán juntos.