De ce atomii nu se prăbușesc dacă sunt în mare parte spațiu gol?

Categorie: Fizică Publicat: ianuarie 12, 2013

atom de hidrogen orbital

acest grafic matematic arată modelul de distribuție a undelor de densitate pentru un singur electron excitat legat într-un atom de hidrogen. Culorile mai deschise reprezintă regiuni cu densitate mai mare. Rețineți că un singur electron umple întregul atom. Nu există regiuni care să fie complet goale (chiar și regiunile întunecate au o densitate diferită de zero). Imagine din domeniul Public, sursa: Christopher S. Baird.

atomii nu sunt în mare parte spațiu gol, deoarece nu există spațiu pur gol. Mai degrabă, spațiul este umplut cu o mare varietate de particule și câmpuri. Aspirarea tuturor particulelor și câmpurilor dintr-un anumit volum nu va face spațiul complet gol, deoarece particulele noi vor apărea în continuare datorită energiei vidului. În plus, câmpul Higgs nu poate fi eliminat. Chiar dacă ignorăm orice fel de câmp și particule, cu excepția electronilor, protonilor și neutronilor, descoperim că atomii nu sunt încă goi. Atomii sunt umpluți cu electroni. Este adevărat că un procent mare din masa atomului este concentrată în nucleul său minuscul, dar asta nu implică faptul că restul atomului este gol. Mai degrabă, implică faptul că restul atomului are o densitate relativ scăzută.

concepția greșită a unui atom gol este predată de cărți științifice incorecte la nivel elementar și se bazează pe imaginea falsă a electronilor ca bile. În acest punct de vedere, atomul constă din bile de electroni care se învârt în jurul nucleului atomic, care este el însuși o minge. În această imagine, spațiul dintre electroni și nucleu este, prin urmare, spațiu gol. În timp ce această imagine (modelul Bohr) este simplu de imaginat, s-a dovedit a fi greșită acum aproape un secol. Electronii (precum și toate particulele) sunt parțial asemănătoare particulelor și parțial asemănătoare undelor, în funcție de situație. Când sunt legați în atomi într-o stare netulburată, electronii acționează ca niște unde. Aceste unde sunt valuri tridimensionale de densitate de probabilitate care se răspândesc pentru a umple întregul atom. Electronii nu se răspândesc uniform, ci mai degrabă urmează modele de distribuție specifice numite „orbitali”. Forma orbitalilor stă la baza tuturor reacțiilor chimice. Ca exemplu al unor orbitali, distribuția densității cu un singur electron este prezentată în dreapta pentru hidrogen în primele câteva stări inferioare. Punctele mai ușoare indică regiuni în care electronul are o densitate mai mare. Rețineți că fiecare imagine reprezintă un singur electron. Diferitele pete luminoase și benzi dintr-o singură imagine fac parte din starea de undă a unui singur electron. Deoarece electronii legați se răspândesc în unde de densitate fuzzy, nu există o „margine” definită a unui atom. Electronul se răspândește de fapt pentru a umple tot spațiul, deși departe de atom este suficient de subțire pentru a fi neglijabil. Interesant este că electronii din atom chiar s-au răspândit astfel încât să se suprapună cu nucleul în sine. Această suprapunere electron-nucleu face posibil efectul captării electronilor, unde un proton din nucleu poate reacționa cu un electron și se poate transforma într-un neutron. Dacă atomii ar fi în mare parte spațiu gol, am putea elimina acest spațiu și micșora atomii. În realitate, atomii nu conțin spațiu gol. Mai degrabă, ele sunt umplute complet cu electroni împrăștiați, ceea ce face imposibilă micșorarea atomilor.

subiecte: atom, atomi, colaps, electromagnetism, electron, spațiu gol, cuantic, funcția de undă

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată.