La impenetrabilitat química és una propietat que posseeix la matèria que no permet que dos cossos es situïn en el mateix lloc i el mateix moment simultàniament. També es pot veure com la característica d'un cos que, juntament amb una altra qualitat anomenada extensió, és precisa per descriure la matèria.
És molt fàcil imaginar-aquesta definició a nivell macroscòpic, on un objecte visiblement ocupa només una regió en l'espai i és físicament impossible que dos o més objectes estiguin al mateix lloc a el mateix temps. Però a nivell molecular pot passar una cosa molt diferent.
En aquest àmbit dos o més partícules sí que poden habitar un mateix espai en un instant donat o una partícula trobar-se "en dos llocs" alhora. Aquest comportament a nivell microscòpic es descriu a través de les eines brindades per la mecànica quàntica,.
En aquesta disciplina s'afegeixen i apliquen conceptes diferents per analitzar les interaccions entre dues o més partícules, establir propietats intrínseques de la matèria (com l'energia o les forces que intervenen en un procés determinat), entre d'altres eines d'enorme utilitat.
La mostra més senzilla de impenetrabilitat química s'observa en parells d'electrons, els quals generen o formen una "esfera impenetrable".
Què és impenetrabilitat química?
La impenetrabilitat química pot definir-se com l'habilitat que posseeix un cos per resistir-se a que el seu espai sigui ocupat per un altre. Dit en altres paraules, és la resistència que posseeix la matèria a ser travessada.
No obstant això, per poder ser considerada com impenetrabilitat s'han de tractar de cossos de matèria ordinària. En aquest sentit, els cossos poden ser travessats per partícules com els neutrins (catalogats com a matèria no ordinària) sense afectar el seu caràcter impenetrable, pel fet que no s'observa interacció alguna amb la matèria.
propietats
A l'parlar de les propietats de la impenetrabilitat química, ha de parlar-se de la naturalesa de la matèria.
Es pot dir que si un cos no pot existir en les mateixes dimensions temporals i espacials que un altre, aquest cos no pot ser penetrat o traspassat per l'abans esmentat.
Parlar de impenetrabilitat química és parlar de mida, ja que això significa que els nuclis d'àtoms que posseeixen diferents dimensions demostren que hi ha dues classes d'elements:
- Metalls (posseeixen nuclis de grans dimensions).
- No metalls (tenen nuclis de mida petita).
Això també està relacionat amb la capacitat que tenen aquests elements de ser travessats.
Llavors, dos o més cossos dotats de matèria no poden ocupar la mateixa àrea en el mateix instant, perquè els núvols d'electrons que constitueixen els àtoms i molècules presents no poden ocupar el mateix espai alhora.
Aquest efecte es genera per als parells d'electrons sotmesos a les interaccions Van der Waals (força a través de la qual s'estabilitzen les molècules).
causes
La causa principal de la impenetrabilitat observable a nivell macroscòpic prové de l'existència de la impenetrabilitat existent a nivell microscòpic, i això succeeix a l'contrari també. D'aquesta manera, es diu que aquesta propietat química és inherent a l'estat de el sistema que s'estigui estudiant.
És per això s'empra el Principi d'exclusió de Pauli, que sustenta el fet que les partícules com els fermions han de situar-se en nivells diferents per atorgar una estructura amb el mínim d'energia possible, el que implica que posseeix el màxim d'estabilitat possible.
Així, quan determinades fraccions de matèria s'apropen entre si, aquestes partícules també ho fan, però hi ha un efecte repulsiu generat pels núvols d'electrons que posseeix cadascuna en la seva configuració i aconsegueix que siguin impenetrables entre si.
No obstant això, aquesta impenetrabilitat és relativa a les condicions de la matèria, ja que si aquestes són alterades (per exemple, sent sotmeses a pressions o temperatures molt elevades) també aquesta propietat pot canviar, transformant un cos per fer-lo més susceptible a ser travessat per un altre.
exemples
fermions
Es pot comptar com un exemple de impenetrabilitat química el cas de les partícules el nombre quàntic de gir (o spin, s) està representat per una fracció, les quals són cridades fermions.
Aquestes partícules subatòmiques exhibeixen impenetrabilitat perquè no poden situar-se en el mateix estat quàntic dos o més fermions exactament iguals, a el mateix temps.
El fenomen anteriorment descrit s'explica d'una manera més clara per a les partícules més conegudes d'aquest tipus: els electrons en un àtom. D'acord amb el Principi d'exclusió de Pauli, dos electrons en un àtom polielectrònic estan impossibilitats de tenir els mateixos valors per als quatre nombres quàntics (n, l, mys).
Això s'explica de la següent manera:
Suposant que es tinguin dos electrons ocupant el mateix orbital, i es presenta el cas que aquests posseeixen valors iguals per als primers tres nombres quàntics (n, lim), llavors el quart i últim número quàntic (s) ha de ser diferent en els dos electrons.
És a dir, un electró ha de tenir un valor de spin igual a ½ i el de l'altre electró ha de ser -½, perquè implica que tots dos nombres quàntics spin són paral·lels i de sentit contrari.
referències
- Heinemann, FH (1945). Toland and Leibniz. The Philosophical Review.
- Crookes, W. (1869). A Course of six lectures on the chemical changes of Carbon. Recuperat de books.google.co.ve
- Odling, W. (1869). The Chemical News and Journal of Industrial Science: (1869: Jan.-June). Recuperat de books.google.co.ve
- Bent, HA (2011). Molecules and the Chemical Bond. Recuperat de books.google.co.ve