L' impenetrabilità chimica è una proprietà che ha la sostanza che non consente a due corpi di essere nello stesso luogo e nello stesso tempo contemporaneamente. Può anche essere visto come la caratteristica di un corpo che, insieme a un'altra qualità chiamata estensione, è accurato nel descrivere la materia.
È molto facile immaginare questa definizione a livello macroscopico, dove un oggetto occupa visibilmente solo una regione nello spazio ed è fisicamente impossibile che due o più oggetti si trovino nello stesso posto nello stesso momento. Ma a livello molecolare può succedere qualcosa di molto diverso.
In quest'area, due o più particelle possono abitare lo stesso spazio in un dato momento o una particella può essere trovata "in due posti" allo stesso tempo. Questo comportamento a livello microscopico è descritto attraverso gli strumenti forniti dalla meccanica quantistica.
In questa disciplina vengono aggiunti e applicati diversi concetti per analizzare le interazioni tra due o più particelle, stabilire proprietà intrinseche della materia (come l'energia o le forze coinvolte in un dato processo), tra gli altri strumenti estremamente utili.
Il campione più semplice di impenetrabilità chimica viene osservato in coppie di elettroni, che generano o formano una "sfera impenetrabile".
Cos'è l'impenetrabilità chimica?
L'impenetrabilità chimica può essere definita come la capacità di un corpo di resistere al suo spazio occupato da un altro. In altre parole, è la resistenza che la materia deve essere attraversata.
Tuttavia, per essere considerati impenetrabilità, devono essere corpi di materia ordinaria. In questo senso, i corpi possono essere attraversati da particelle come i neutrini (classificati come materia non ordinaria) senza influire sulla loro natura impenetrabile, poiché non si osserva alcuna interazione con la materia.
Proprietà
Quando si parla delle proprietà dell'impenetrabilità chimica, si deve parlare della natura della materia.
Si può dire che se un corpo non può esistere nelle stesse dimensioni temporali e spaziali di un altro, questo corpo non può essere penetrato o trafitto da quello sopra menzionato.
Parlare di impenetrabilità chimica significa parlare di dimensione, poiché ciò significa che i nuclei di atomi che hanno dimensioni diverse mostrano che esistono due classi di elementi:
- Metalli (hanno grandi nuclei).
- Non metalli (hanno anime di piccole dimensioni).
Questo è anche legato alla capacità di attraversare questi elementi.
Quindi, due o più corpi dotati di materia non possono occupare la stessa area nello stesso istante, perché le nuvole di elettroni che compongono gli atomi e le molecole presenti non possono occupare lo stesso spazio allo stesso tempo.
Questo effetto viene generato per coppie di elettroni soggetti alle interazioni di Van der Waals (forza attraverso la quale le molecole si stabilizzano).
Le cause
La causa principale dell'impenetrabilità osservabile a livello macroscopico deriva dall'esistenza dell'impenetrabilità esistente a livello microscopico, e ciò avviene anche al contrario. In questo modo, si dice che questa proprietà chimica è inerente allo stato del sistema in esame.
Per questo motivo, viene utilizzato il principio di esclusione di Pauli, che supporta il fatto che particelle come i fermioni devono essere posizionate a livelli diversi per fornire una struttura con la minima energia possibile, il che implica che abbia la massima stabilità possibile.
Quindi, quando certe frazioni di materia si avvicinano l'una all'altra, anche queste particelle lo fanno, ma c'è un effetto repulsivo generato dalle nuvole di elettroni che ciascuna possiede nella sua configurazione e le rende impenetrabili l'una all'altra.
Tuttavia, questa impenetrabilità è relativa alle condizioni della materia, poiché se queste vengono alterate (ad esempio, essendo sottoposte a pressioni o temperature molto elevate) anche questa proprietà può cambiare, trasformando un corpo per renderlo più suscettibile di essere attraversato da altro.
Esempi
fermioni
Si può contare come esempio di impenetrabilità chimica il caso di particelle il cui numero quantico di spin (o spin, s) è rappresentato da una frazione, che sono chiamate fermioni.
Queste particelle subatomiche mostrano impenetrabilità perché due o più esattamente gli stessi fermioni non possono essere posti nello stesso stato quantistico allo stesso tempo.
Il fenomeno sopra descritto è spiegato più chiaramente per le particelle più note di questo tipo: gli elettroni in un atomo. Secondo il principio di esclusione di Pauli, due elettroni in un atomo polielettronico non sono in grado di avere gli stessi valori per i quattro numeri quantici (n, l, mys).
Questo è spiegato come segue:
Supponendo che ci siano due elettroni che occupano lo stesso orbitale, e viene presentato il caso in cui questi hanno valori uguali per i primi tre numeri quantici (n, le m), quindi il quarto e l'ultimo numero quantico devono essere diversi in entrambi gli elettroni .
Cioè, un elettrone deve avere un valore di spin uguale a ½ e quello dell'altro elettrone deve essere -½, perché implica che entrambi i numeri quantici di spin siano paralleli e nella direzione opposta.
Riferimenti
- Heinemann, FH (1945). Toland e Leibniz. The Philosophical Review.
- Crookes, W. (1869). Un corso di sei lezioni sui cambiamenti chimici del carbonio. Recupero da books.google.co.ve
- Odling, W. (1869). The Chemical News and Journal of Industrial Science: (1869: gennaio-giugno). Recupero da books.google.co.ve
- Bent, HA (2011). Molecole e legame chimico. Recupero da books.google.co.ve