Chemická nepropustnost je vlastnost, která má věci, které neumožňuje dvě těla být na stejném místě a ve stejném čase současně. To může také být viděno jako charakteristika těla, které, spolu s další kvalitou zvanou rozšíření, je přesné v popisu hmoty.
Je velmi snadné si tuto definici představit na makroskopické úrovni, kde objekt viditelně zabírá pouze jednu oblast v prostoru a je fyzicky nemožné, aby dva nebo více objektů byly na stejném místě ve stejnou dobu. Ale na molekulární úrovni se může stát něco velmi odlišného.
V této oblasti mohou dvě nebo více částic v daném okamžiku obývat stejný prostor nebo částice může být "na dvou místech" současně. Toto chování na mikroskopické úrovni je popsáno pomocí nástrojů poskytovaných kvantovou mechanikou.
V této disciplíně jsou přidávány a aplikovány různé koncepty pro analýzu interakcí mezi dvěma nebo více částicemi, stanovení vnitřních vlastností hmoty (jako je energie nebo síly zapojené do daného procesu), mimo jiné velmi užitečné nástroje.
Nejjednodušší vzorek chemické neproniknutelnosti je pozorován v párech elektronů, které vytvářejí nebo tvoří „neproniknutelnou kouli“.
Co je chemická neproniknutelnost?
Chemickou neproniknutelnost lze definovat jako schopnost těla odolávat tomu, že jeho prostor je obsazen jiným. Jinými slovy, je třeba překročit odpor.
Aby však byla považována za neproniknutelnost, musí být těly obyčejné hmoty. V tomto smyslu mohou těla procházet částice, jako jsou neutrina (klasifikovaná jako neobvyklá hmota), aniž by to ovlivnilo jejich neproniknutelnou povahu, protože není pozorována žádná interakce s hmotou.
Vlastnosti
Když mluvíme o vlastnostech chemické neproniknutelnosti, musíme mluvit o povaze hmoty.
Dá se říci, že pokud tělo nemůže existovat ve stejných časových a prostorových dimenzích jako jiné, nemůže toto tělo proniknout nebo proniknout výše uvedeným.
Mluvit o chemické neproniknutelnosti znamená mluvit o velikosti, protože to znamená, že jádra atomů, která mají různé rozměry, ukazují, že existují dvě třídy prvků:
- Kovy (mají velká jádra).
- Nekovy (mají jádra malé velikosti).
Souvisí to také se schopností těchto prvků procházet.
Takže dvě nebo více těl vybavených hmotou nemohou zabírat stejnou oblast ve stejném okamžiku, protože elektronová mračna, která tvoří přítomné atomy a molekuly, nemohou zabírat stejný prostor současně.
Tento efekt je generován pro dvojice elektronů podrobených Van der Waalsovým interakcím (síla, kterou se molekuly stabilizují).
Příčiny
Hlavní příčina neproniknutelnosti pozorovatelné na makroskopické úrovni pochází z existence neproniknutelnosti existující na mikroskopické úrovni, a to se stává i opačně. Tímto způsobem se říká, že tato chemická vlastnost je vlastní stavu studovaného systému.
Z tohoto důvodu se používá Pauliho princip vyloučení, který podporuje skutečnost, že částice, jako jsou fermiony, musí být umístěny na různých úrovních, aby poskytovaly strukturu s co možná nejmenší energií, což znamená, že má maximální možnou stabilitu.
Tedy, když se určité frakce hmoty přiblíží k sobě, tyto částice to také dělají, ale elektronové mraky vytvářejí odpudivý efekt, který každá z nich má ve své konfiguraci a dělá je navzájem neproniknutelnými.
Tato neproniknutelnost je však relativní k podmínkám hmoty, protože pokud se tyto změní (například vystavením velmi vysokým tlakům nebo teplotám), může se tato vlastnost také změnit a přeměnit tělo tak, aby bylo náchylnější k průchodu jiný.
Příklady
Fermiony
Jako příklad chemické neproniknutelnosti lze počítat s případem částic, jejichž kvantové číslo rotace (nebo spin, s) je reprezentováno zlomkem, které se nazývají fermiony.
Tyto subatomické částice vykazují neproniknutelnost, protože dvě nebo přesně stejné fermiony nemohou být umístěny ve stejném kvantovém stavu současně.
Výše popsaný jev je jasněji vysvětlen pro nejznámější částice tohoto typu: elektrony v atomu. Podle Pauliho principu vyloučení dva elektrony v polyelektronickém atomu nemohou mít stejné hodnoty pro čtyři kvantová čísla (n, l, mys).
Toto je vysvětleno následovně:
Za předpokladu, že existují dva elektrony zabírající stejný orbitál, a je uveden případ, že tyto mají stejné hodnoty pro první tři kvantová čísla (n, l a m), pak musí být čtvrté a poslední kvantové číslo odlišné v obou elektronech.
To znamená, že jeden elektron musí mít hodnotu spinu rovnou ½ a hodnota druhého elektronu musí být -½, protože to znamená, že obě číselná spinu jsou rovnoběžná a v opačném směru.
Reference
- Heinemann, FH (1945). Toland a Leibniz. Filozofická recenze.
- Crookes, W. (1869). Kurz šesti přednášek o chemických změnách uhlíku. Obnoveno z books.google.co.ve
- Odling, W. (1869). The Chemical News and Journal of Industrial Science: (1869: leden-červen). Obnoveno z books.google.co.ve
- Bent, HA (2011). Molekuly a chemický dluhopis. Obnoveno z books.google.co.ve