Dacă atomii sunt în mare parte spațiu gol, de ce obiectele arată și se simt solide?

Fizicianul și chimistul englez John Dalton a propus, în urmă cu 200 de ani, o teorie conform căreia toate materiile și obiectele sunt alcătuite din particule numite atomi, iar acest lucru este și astăzi acceptat de comunitatea științifică. Conform oamenilor de știință, atomii sunt foarte mici, în jur de 100pm (a zecea miliardime dintr-un metru) și sunt compuşi la rândul lor dintr-un nucleu incredibil de mic și din mai mulţi electroni care se mișcă în jurul nucleului la o anumită distanţă de acesta, spațiul gol dintr-un atom find de 99,9999999999%. Privind materia din această perspectivă, cineva s-ar putea întreba: De ce nu se poate trece printre acești atomi care compun tot ceea ce ne înconjoară şi de ce nu putem vedea spațiul gol dintre electroni?

Pentru a răspunde la aceste întrebări trebuie să studiem puțin mai în amănunt electronii. Din păcate, o mare parte din ceea ce se predă la școală este un lucru simplificat: electronii nu orbitează în jurul centrului unui atom precum planetele în jurul Soarelui, cum am fost învățați. În schimb, gândiți-vă la electroni ca un roi de albine sau păsări, în care mișcarea fiecărei păsări este mult prea rapidă pentru a putea fi urmărită. Cu toate acestea, putem vedea forma de ansamblu a stolului.

De fapt, există un dans al electronilor. Dar nu este vorba de un dans aleatoriu, ci mai degrabă un dans sincon, în care se urmează pașii stabiliți de o ecuație matematică numită după Erwin Schrödinger. Aceste „dansuri” pot varia, unele sunt lente, în timp ce altele sunt rapide sau energice. Deşi electronii nu se opresc niciodată din mişcarea lor, pentru ca aceştia să se deplaseze mai repede trebuie să primească energie din exterior. În consecinţă, atunci când electronul primeşte energie sub formă de radiaţie electromagnetică poate absorbi o parte din această energie pentru a trece pe un nivel energetic mai ridicat, adică se va muta pe o orbită unde mişcarea electronului este mai rapidă.

De ce simţim că obiectele sunt solide, dacă atomul este aproape în întregime spațiu gol? Se credea că acest lucru se datorează forţei electromagnetice de respingere dintre electroni. Dar această explicaţie este una greșită. Dacă atingem biroul pe care este pus calculatorul la care citim acest articol, electronii din atomii din deget se apropie de electronii din atomii ce formează masa. Dacă electronii dintr-un atom se apropie destul de mult de nucleul unui alt atom, mişcarea electronilor din norul electronic se modifică.

Acest lucru se datorează faptului că un electron aflat pe un nivel energetic scăzut în jurul unui anumit nucleu nu se poate afla pe acelaşi nivel energetic în jurul unui alt nucleu, acest loc fiind deja ocupat de unul dintre electronii celuilalt atom. Electronul nou-venit trebuie să ocupe un nivel energetic mai ridicat, iar această energie suplimentară nu se va manifesta de data aceasta prin emiterea de radiaţie electromagnetică, ci printr-o forţă de respingere asupra degetului.

Așadar, avem nevoie de energie pentru a apropia doi atomi unul de celălalt, deoarece toți electronii lor trebuie să ajungă pe nivele superioare de energie neocupate. Încercarea de a îndepărta toți atomii care compun biroul necesită o cantitate foarte mare de energie pe care atomii din degetele noastre ar trebuie să o obțină, însă aceasta este mult mai mare decât pot furniza mușchii noștri. Din acest motiv simţim că biroul pe care îl atingem este solid.

sursa:http://www.iflscience.com/physics/if-atoms-are-mostly-empty-space-why-do-objects-look-and-feel-solid/page-2/

sursa: http://theconversation.com/if-atoms-are-mostly-empty-space-why-do-objects-look-and-feel-solid-71742

traducere și adaptare: Radu Ungureanu

Cunoaşte Lumea --> Prima pagină