Entiendo la explicación escolar de que "el número de electrones es igual al número de protones", pero el campo eléctrico disminuye con la distancia. Si los protones están concentrados en el núcleo y los electrones están nebulosamente alrededor del átomo en orbitales, ¿no debería tener el átomo un campo eléctrico complicado que dependiera tanto de la posición de los electrones como de la distancia al núcleo?
Respuestas
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Ser neutro no excluye tener un campo eléctrico. Cualquier dipolo es neutro pero sigue teniendo campo eléctrico. Su pregunta se basa en una premisa errónea. "Neutro" significa simplemente carga neta cero. No significa que no haya campo. Si se considera el campo medio, para una distribución esférica simétrica el campo será cero aunque la carga negativa esté distribuida en un volumen mayor. El campo instantáneo puede ser distinto de cero debido a las fluctuaciones en la distribución de la carga. Esto puede producir un campo dipolar instantáneo. Este es el origen de la fuerza de Van der Waals entre átomos neutros y moléculas. Si la distribución no es helicoidal, existirá un campo dipolar permanente aunque la carga neta sea nula, por lo que el sistema es neutro.
Vadim
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Los átomos tienen "campo eléctrico complicado" y ocasionalmente pueden perder o ganar algunos electrones, en cuyo caso se denominan iones . De hecho, esto ocurre todo el tiempo en las reacciones químicas.
Sin embargo, la mayor parte de la densidad de electrones se concentra muy cerca del núcleo, por lo que la carga del núcleo queda en gran medida apantallada, y el átomo puede considerarse aproximadamente neutro (aunque la nube de electrones de carga negativa se extiende técnicamente hasta el infinito, y para cualquier esfera finita dibujada alrededor del átomo, la carga positiva en su interior es un poco mayor que la negativa).
Michael McBain
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Los átomos suelen ser demasiado simétricos para tener campos eléctricos notables o complejos. Pero las moléculas no suelen ser simples y tampoco lo son sus campos eléctricos.
Así, aunque las moléculas neutras tengan el mismo número de electrones que protones, a menos que la molécula sea muy simétrica, puede haber campos significativos porque la distribución de electrones dista mucho de ser uniforme. Ésta es una de las razones por las que la química es interesante (sin duda mucho más que la física de los átomos neutros aislados). Muchas de las propiedades más interesantes del agua (H2O, sólo tres átomos) surgen porque los electrones están desigualmente distribuidos, lo que da a las moléculas un campo desigual que provoca importantes interacciones intermoleculares, responsables de muchas de las propiedades únicas del líquido vital.
Ni siquiera los átomos aislados son perfectos en su distribución de electrones y ningún gas se licuaría si lo fueran. Los efectos son mucho menores que en el caso de muchas moléculas, y para entender los detalles hace falta una buena dosis de mecánica cuántica, pero las atracciones de Van der Waals entre átomos que provocan la licuefacción de los gases pueden considerarse una consecuencia de las fluctuaciones en la distribución de los electrones en los átomos (esto es un poco simple, pero no totalmente erróneo).
danny
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Como ha dicho Roger Vadim, los átomos tienen un campo eléctrico complicado. Pero a esa escala, esos efectos son insignificantes. (Hablando desde un punto de vista clásico)
Consideremos el caso de la gravedad en la Tierra. La aceleración debida a la gravedad(g) en la tierra varía con la altura. Pero las variaciones (hasta cierta altura) son despreciables y no afectan a los cálculos.
Justin Walker
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