SE ÁTOMOS SÃO SOBRETUDO ESPAÇO VAZIO, POR QUE OBJETA PARECER E SENTIR SÓLIDOS? EXPLICADO

Há quase dois séculos, uma teoria aceita por toda comunidade científica foi proposta pelo químico John Dalton. Toda matéria e objetos são compostos de partículas chamadas átomos. Os átomos são compostos de um núcleo incrivelmente minúsculo e ainda mais pequenos elétrons que se movem ao redor do núcleo a uma distância bastante do centro.

Para entender completamente este conceito, um exemplo deve ser feito. Imagine uma mesa que é um bilhão de vezes maior do que você está acostumado a imaginar.

Sobre essa mesa de tamanho enorme, seus átomos equivaleriam ao tamanho do melão médio e, mesmo assim, o núcleo e os elétrons do átomo seriam muito pequenos para serem vistos. Fascinante.

Se existem espaços tão vastos dentro do átomo, por que nossos dedos não passam pelo átomo? Por que a luz não passa pelo espaço vazio? A resposta a essa pergunta deve ser encontrada dentro dos elétrons do átomo. Para compreender completamente o conceito, é preciso esquecer o que achamos que sabemos sobre átomos e seus elétrons. Tudo sobre o átomo ensinado nas escolas é estupidamente simplificado.

Por exemplo, os elétrons não orbitam o centro como os planetas do nosso agradável sistema solar. Em vez disso, eles são como um enxame de abelhas ou pássaros — seja qual for o animal que você preferir -, onde os movimentos individuais do rebanho parecem rápidos demais para rastrear, mas a forma geral ainda é vista e observada.

Basicamente, devido à falta de palavras apropriadas, os elétrons dançam. Não é uma série estranha de pular e agitar os membros da música pop que é imediatamente imaginada, mas sim uma dança de cálculo e com movimentos formais — semelhante à dança de salão. Os padrões e etapas são estabelecidos por uma equação matemática determinada por Erwin Schrodinger.

Interlúdio! Erwin Schrodinger foi um homem brilhante que ganhou o Prêmio Nobel em 1933 depois de construir uma equação de onda que mudou a mecânica quântica. Mais sobre ele pode ser lido aqui.

Os padrões de elétrons variam. Alguns se movem devagar e suavemente enquanto outros se movem rapidamente e com mais energia. Cada elétron mantém seu padrão, mas às vezes pode mudar para outro nível, desde que nenhum outro elétron esteja realizando o mesmo padrão. Isto é baseado no Princípio de Exclusão que afirma que não há dois elétrons se movendo com o mesmo padrão.

Os elétrons estão ocupados e nunca se cansam, mas mudar para um padrão mais rápido requer energia. Além disso, quando um elétron desce para um padrão mais lento, a energia dentro dele é perdida e distribuída. Por exemplo, se a energia sob a forma de luz cair sobre o elétron, ele é capaz de absorver a energia e subir para um padrão mais alto e mais rápido.

Devido a todos os elétrons dentro do átomo estarem ansiosos para absorver uma porção de energia da luz. É por isso que a luz não passa pelo espaço vazio dos átomos.

Depois de algum tempo, os elétrons perdem a energia adquirida, provavelmente como a luz mais uma vez. Devido às mudanças nos padrões de luz absorvida e refletida, nossos olhos dão reflexos e cores, fazendo com que a mesa pareça sólida. No entanto, outra questão permanece: por que a mesa parece sólida? A suposição comum é repulsão: as forças atraentes e repulsivas entre os átomos. Errado. A sensação de solidez é causada pelos elétrons dançantes.

Quando sua mão tocou a mesa, os átomos dentro de sua mão ficaram próximos aos elétrons dentro dos átomos da mesa. À medida que se aproximam da união, os padrões de dança mudam.

Isso ocorre porque um elétron em um nível baixo de energia em torno de um núcleo não consegue fazer o mesmo em torno do outro — essa “abertura” já está ocupada por um de seus próprios elétrons.

A mão deve entrar em uma fase vazia, de energia superior, como explicado pelo Princípio da Exclusão. A energia deve ser fornecida, não pela luz, neste caso, mas pela força da sua própria mão.

Empurrando apenas dois átomos juntos, energia — todos os seus elétrons precisam entrar em estados vazios e de alta energia. Para empurrar todos os átomos da mesa e todos os átomos da sua mão juntos, leva energia. Energia que não é encontrada armazenada em seus músculos. Portanto, você sente isso como resistência ao seu dedo.

Bem-vindo à ciência sobre por que e como a mesa parece e se sente sólida para você.