Por que a água não escapa de um copo entre os átomos do copo, que são teoricamente ocos?

Esta questão apresenta um problema porque, em sua formulação, parece considerar os átomos do cristal como vazios, mas não os da água. Ou seja, faz uma distinção entre átomos dependendo se são matéria sólida (cristal) ou matéria líquida (água). E, na realidade, não podemos fazer essa distinção: todos os átomos da matéria têm as mesmas características básicas, embora as diferentes substâncias que os compõem tenham propriedades diferentes: a água, como líquido, pode se deformar, enquanto o cristal, como sólido, não.

Dito isso, a questão interessante é se os átomos são vazios ou não. E a resposta é que eles não são exatamente vazios, pois existe a probabilidade da presença de um ou mais elétrons ao redor do núcleo de cada átomo. E esses elétrons criam um campo eletromagnético quântico. Esse campo eletromagnético é responsável pelas repulsões ou atrações entre os átomos, o que significa que existem barreiras entre eles, incluindo as da água, pois elas existem em todos os tipos de matéria. Para responder por que a água não escapa do copo que a contém, preciso me referir aos elétrons nos átomos e às repulsões e atrações entre eles.

Portanto, para começar, o estado dos átomos não pode ser interpretado como vazio devido à presença dos elétrons que criam campos eletromagnéticos quânticos. Isso significa que, se um elétron em um átomo de água quiser se posicionar onde estão os elétrons no vidro, ele não poderá fazê-lo. Esta é a solução de Pauli, ou princípio de exclusão de Pauli, que nos diz que há um número fixo de elétrons em cada estado de energia; você não pode ter todos os elétrons que quiser onde quiser.

Da perspectiva da física clássica, temos essa repulsão e atração. Já sabemos que partículas com a mesma carga se repelem e aquelas com cargas diferentes se atraem. Como todos os elétrons têm carga negativa, eles se repelem; mas atraem partículas com carga positiva. A água gruda no vidro, mas também se mantém unida, e isso se deve a essas repulsões e atrações. Acontece como na adolescência, quando meninas e meninos se apegam ao lar e à família, mas também começam a se sentir apegados ao mundo exterior e aos seus grupos de amigos.

Mas também temos que levar em conta a física quântica que trabalha com sistemas microscópicos , que nos diz que não é possível ter dois elétrons no mesmo estado. Portanto, se o átomo do cristal já tiver suas posições eletrônicas totalmente preenchidas, um átomo de água não poderá entrar, e isso impede que os átomos de água atravessem o cristal.

Ruth Lazkoz é doutora em física e professora na Universidade do País Basco.

Coordenação e redação: Victoria Toro .

Pergunta enviada por e-mail por Carlos Miguel Vega Gómez .

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