Si los átomos son mayoritariamente vacío, ¿por qué las cosas son tan rígidas a nuestro alrededor?

Question

No puedo decir con seguridad que un átomo sea mayoritariamente vacío, pero estoy algo seguro de ello porque los electrones y los nucleones cubren poco espacio, y todo lo que no sean estas partículas elementales en un átomo es vacío.

¿Por qué todo lo que nos rodea es rígido aunque el átomo sea mayoritariamente vacío?

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La pregunta sobre la que se marca el duplicado de esta pregunta tiene una premisa completamente diferente en comparación con esta pregunta, ya que esta pregunta se refiere a la rigidez de los materiales que nos rodean en lugar de la interacción entre las cosas que nos rodean y su posterior comportamiento de que no pasen a través de los demás.

Answer 1

Creo que las otras respuestas que mencionan la electrostática captan correctamente la física de la rigidez. Sin embargo, quería apuntar específicamente a tu pregunta de "¿por qué son rígidas cuando son mayoritariamente de vacío?". Me gustaría llamar tu atención sobre Mástiles con vientos :

Un mástil atirantado es una torre cuya rigidez depende de varios cables de sujeción que la rodean. Si tratas el mástil de la imagen anterior como una estructura rígida, tienes que incluir también los cables de sujeción. Si no los incluyeras, la torre se flexionaría y se derrumbaría. Y si se observa toda la estructura, casi toda ella es aire vacío entre los cables.

Esto indica por qué las cosas son rígidas. Si las fuerzas electrostáticas entre los átomos están configuradas de forma estable, como lo está el mástil con los cables, entonces puede ser rígido aunque la mayor parte sea espacio vacío. Es la estructura la que hace que las cosas sean rígidas o no.

Answer 2

Los objetos se sienten sólidos porque lo que se percibe macroscópicamente como contacto entre dos objetos es en realidad una repulsión electrostática entre los electrones de los materiales. Estos campos tienen rangos significativamente mayores que el diámetro de un átomo. Así, aunque la mayor parte del espacio está vacía, estas fuerzas de "largo alcance" actúan como barreras potenciales que nos parecen materiales sólidos.

Answer 3

El "vacío" es sólo una abstracción. Si se piensa que un átomo es el vacío, salvo los electrones, protones y neutrones, que son bolitas que no son el vacío, es incorrecto. El patrón estructural se repite dentro de estas partículas: hay más vacío dentro de ellas.

Si dos electrones separados por una distancia se repelen, ¿cómo podemos considerar que el espacio entre ellos está vacío: no está lleno de algo, concretamente del campo eléctrico?

El fenómeno macroscópico de la rigidez no es más que la interacción de los campos de fuerza según las ecuaciones.

Los objetos de la pantalla del ordenador pueden parecer rígidos. Por ejemplo, si no puedes arrastrar un objeto fuera de la ventana de una aplicación, el borde de la ventana parece una barrera impenetrable. Eso es sólo el resultado de la aplicación de reglas; el espacio que se visualiza es totalmente imaginario.

Answer 4

La rigidez de la materia se debe a la combinación de dos efectos: la repulsión electrostática y la repulsión de Pauli. La repulsión de Pauli es la razón por la que sólo dos electrones, con espín opuesto, pueden ocupar el mismo orbital. De este modo, los electrones de los átomos ocupan cáscaras y no residen todos en un orbital 1s común, lo que reduciría drásticamente el volumen atómico. Además, impide que dos átomos se superpongan en el espacio. Es difícil imaginar un mundo sin repulsión de Pauli.

Answer 5

Los objetos sólidos son rígidos debido a la repulsión electrostática de los electrones de los átomos cercanos.