De chemische ondoordringbaarheid is een eigenschap die het spul heeft waardoor twee lichamen niet tegelijkertijd op dezelfde plaats en dezelfde tijd kunnen zijn. Het kan ook worden gezien als het kenmerk van een lichaam dat, samen met een andere kwaliteit die extensie wordt genoemd, nauwkeurig is in het beschrijven van materie.
Het is heel gemakkelijk om deze definitie op macroscopisch niveau voor te stellen, waarbij een object zichtbaar slechts één gebied in de ruimte beslaat en het fysiek onmogelijk is dat twee of meer objecten tegelijkertijd op dezelfde plaats zijn. Maar op moleculair niveau kan er iets heel anders gebeuren.
In dit gebied kunnen op een gegeven moment twee of meer deeltjes in dezelfde ruimte wonen of kan een deeltje "op twee plaatsen" tegelijk worden gevonden. Dit gedrag op microscopisch niveau wordt beschreven met behulp van de tools die de kwantummechanica biedt.
In deze discipline worden verschillende concepten toegevoegd en toegepast om de interacties tussen twee of meer deeltjes te analyseren, intrinsieke eigenschappen van materie vast te stellen (zoals energie of de krachten die betrokken zijn bij een bepaald proces), naast andere uiterst nuttige tools.
Het eenvoudigste monster van chemische ondoordringbaarheid wordt waargenomen in elektronenparen, die een "ondoordringbare bol" genereren of vormen.
Wat is chemische ondoordringbaarheid?
Chemische ondoordringbaarheid kan worden gedefinieerd als het vermogen van een lichaam om te weerstaan dat zijn ruimte wordt ingenomen door een ander. Met andere woorden, het is de weerstand die de materie moet doorkruisen.
Om echter als ondoordringbaarheid te worden beschouwd, moeten ze lichamen van gewone materie zijn. In die zin kunnen lichamen worden doorkruist door deeltjes zoals neutrino's (geclassificeerd als niet-gewone materie) zonder hun ondoordringbare aard aan te tasten, aangezien er geen interactie met materie wordt waargenomen.
Eigendommen
Wanneer we het hebben over de eigenschappen van chemische ondoordringbaarheid, moet men het hebben over de aard van materie.
Men kan zeggen dat als een lichaam niet kan bestaan in dezelfde tijdelijke en ruimtelijke dimensies als een ander, dit lichaam niet kan worden gepenetreerd of doorboord door het hierboven genoemde.
Spreken over chemische ondoordringbaarheid is spreken van grootte, aangezien dit betekent dat de atoomkernen met verschillende afmetingen laten zien dat er twee klassen elementen zijn:
- Metalen (ze hebben grote kernen).
- Niet-metalen (ze hebben kleine kernen).
Dit houdt ook verband met het vermogen van deze elementen om doorkruist te worden.
Dus twee of meer lichamen die met materie zijn begiftigd, kunnen niet op hetzelfde moment hetzelfde gebied innemen, omdat de elektronenwolken die de huidige atomen en moleculen vormen, niet tegelijkertijd dezelfde ruimte kunnen innemen.
Dit effect wordt gegenereerd voor elektronenparen die worden onderworpen aan Van der Waals-interacties (kracht waardoor moleculen stabiliseren).
Oorzaken
De hoofdoorzaak van de ondoordringbaarheid die op macroscopisch niveau kan worden waargenomen, komt voort uit het bestaan van de bestaande ondoordringbaarheid op microscopisch niveau, en dit gebeurt ook het tegenovergestelde. Op deze manier wordt gezegd dat deze chemische eigenschap inherent is aan de toestand van het onderzochte systeem.
Om deze reden wordt het Pauli Exclusion Principle gebruikt, dat het feit ondersteunt dat deeltjes zoals fermionen zich op verschillende niveaus moeten bevinden om een structuur te bieden met zo min mogelijk energie, wat impliceert dat het de maximaal mogelijke stabiliteit heeft.
Dus wanneer bepaalde fracties van materie dicht bij elkaar komen, doen deze deeltjes dat ook, maar er wordt een afstotend effect gegenereerd door de elektronenwolken die elk in zijn configuratie bezitten en maakt ze ondoordringbaar voor elkaar.
Deze ondoordringbaarheid is echter gerelateerd aan de omstandigheden van de materie, aangezien deze eigenschap ook kan veranderen als deze worden gewijzigd (bijvoorbeeld als ze worden blootgesteld aan zeer hoge drukken of temperaturen), waardoor een lichaam wordt getransformeerd om het gevoeliger te maken om doorkruist te worden door andere.
Voorbeelden
Fermionen
Als voorbeeld van chemische ondoordringbaarheid kan men rekenen in het geval van deeltjes waarvan het kwantumgetal van spin (of spin, s) wordt weergegeven door een fractie, die fermionen worden genoemd.
Deze subatomaire deeltjes zijn ondoordringbaar omdat twee of meer exact dezelfde fermionen niet tegelijkertijd in dezelfde kwantumtoestand kunnen worden geplaatst.
Het hierboven beschreven fenomeen wordt duidelijker verklaard voor de meest bekende deeltjes van dit type: de elektronen in een atoom. Volgens het Pauli Exclusion Principle kunnen twee elektronen in een polyelektronisch atoom niet dezelfde waarden hebben voor de vier kwantumgetallen (n, l, mys).
Dit wordt als volgt uitgelegd:
Ervan uitgaande dat er twee elektronen zijn die dezelfde orbitaal bezetten, en het geval wordt gepresenteerd dat deze gelijke waarden hebben voor de eerste drie kwantumgetallen (n, l en m), dan moeten de vierde en laatste kwantumgetallen in beide elektronen verschillend zijn. .
Dat wil zeggen, één elektron moet een spinwaarde hebben die gelijk is aan ½ en die van het andere elektron moet -½ zijn, omdat dit impliceert dat beide spinkwantumgetallen parallel en in tegengestelde richting zijn.
Referenties
- Heinemann, FH (1945). Toland en Leibniz. The Philosophical Review.
- Crookes, W. (1869). Een cursus van zes lezingen over de chemische veranderingen van koolstof. Opgehaald van books.google.co.ve
- Odling, W. (1869). The Chemical News and Journal of Industrial Science: (1869: januari-juni). Opgehaald van books.google.co.ve
- Gebogen, HA (2011). Moleculen en de chemische binding. Opgehaald van books.google.co.ve