¿De dónde viene la Fuerza de Repulsión de Pauli que contrarresta la atracción entre átomos e iones? [duplicar]

Estoy aprendiendo cosas como los enlaces iónicos y covalentes, y la razón que se da para los enlaces iónicos es la atracción electrostática. Sin embargo, si eso fuera cierto, entonces los dos iones acelerarían uno hacia el otro y colisionarían entre sí en breve. Debe haber una fuerza opuesta a la fuerza electrostática que repele los iones, con exactamente la misma magnitud para cancelar la fuerza electrostática. (Editar: en realidad me refiero al enlace iónico entre cationes y aniones en este primer párrafo, como los iones de sodio y cloruro. A continuación se muestra lo que encontré al investigar este tema, que se ocupa principalmente de los enlaces covalentes/moleculares).

La siguiente cita es de The Mechanical Universe :

Por ejemplo, la energía potencial de un par de átomos de Hidrógeno tiene una posición de equilibrio estable. Las energías potenciales de interacción entre los átomos se deben a las fuerzas eléctricas entre ellos, provocando atracción cuando están muy separados. A distancias más pequeñas, se resisten a ser apretados. El resultado es una posición de equilibrio donde la atracción y la repulsión están en perfecto equilibrio. En esa posición, se unen en una molécula de hidrógeno.

Entiendo que en una escala mayor (planetaria), existe un potencial centrífugo que es inversamente proporcional a la distancia r que se suma al potencial gravitacional para crear este gráfico:

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Estoy buscando un análogo a esto en la escala molecular. Recientemente descubrí el potencial de Lennard-Jones , que da esta ecuación y curva:

V L j = ϵ [ ( r metro r ) 12 − 2 ( r metro r ) 6 ]

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En el artículo de wikipedia dice

...el término repulsivo describe la repulsión de Pauli a distancias cortas debido a la superposición de orbitales electrónicos

Más adelante se advierte que

El término repulsivo no tiene justificación teórica.

Entonces esta es mi pregunta: ¿Cuál es la naturaleza de la "fuerza repulsiva de Pauli"?

Si es posible, agradecería una respuesta con fuentes citadas.

Editar: después de investigar un poco más, descubrí que la atracción entre dos átomos de hidrógeno (que son ambos neutros) proviene de la interacción dipolo inducido-dipolo inducido, también conocido como fuerzas de dispersión de Londres . En conjunto, las fuerzas de atracción y repulsión a escala molecular se denominan fuerzas de Van der Waals . El wiki sobre las fuerzas de Van der Waals menciona un componente repulsivo resultante del principio de exclusión de Pauli que evita el colapso de las moléculas. Me gustaría aprender más acerca de cómo el principio de exclusión de Pauli se manifiesta como una fuerza repulsiva entre dos átomos/iones cualesquiera.

¿A qué te refieres con colisionar juntos? ¿Hasta qué punto? Si quiere decir que los protones realmente se unan, claramente hay una poderosa repulsión que superar. Obviamente, los protones chocan, que es como obtenemos helio, etc. Los núcleos de múltiples protones se mantienen unidos por la fuerza nuclear fuerte y con la ayuda de neutrones interespaciados.
@Kaz Creo que está preguntando por qué H2 simplemente no se convierte en helio
@Kaz Quiero decir que el potencial electrostático por sí solo no puede describir el enlace entre dos iones, ya que cae al infinito negativo en r = 0 . Existe esta repulsión pauli que se opone a la atracción de los dos átomos de carga opuesta, que es lo que me confunde.
¿Por qué no simplemente preguntar, dado que los electrones y los protones tienen cargas opuestas, por qué el electrón del átomo de hidrógeno no choca contra el protón y forma un neutrón? van.physics.illinois.edu/qa/listing.php?id=1199
Me gustaría aprender más acerca de cómo el principio de exclusión de Pauli se manifiesta como una fuerza repulsiva entre dos átomos/iones. ¿Quiere decir, por ejemplo, cómo derivar expresiones como la de la presión de degeneración en un gas de fermiones?

Respuestas (2)

Hay una excelente discusión de esto en el principio de Pauli para partículas muy separadas unas de otras .

La pregunta no es un duplicado de la suya, por lo que no he marcado su pregunta como duplicada, pero la respuesta de Wouter es muy relevante. La gente tiene una tendencia a lanzar casualmente el principio de exclusión con argumentos como "cuando unes los átomos, los electrones no pueden ocupar los mismos orbitales". La respuesta de Wouter explica cómo entender la fuerza de intercambio en términos de distribuciones de electrones, y específicamente en términos de superposición.

(Disculpas a los moderadores si esto debería haber sido un comentario, ¡pero se alargó un poco para un comentario!)

La razón es la repulsión culómbica de los dos protones. Lo mismo es cierto para H 2 + , la molécula más simple de la naturaleza, que tiene un solo electrón y un estado fundamental ligado. Puede derivar el potencial molecular analíticamente si quiere y no necesita pensar en la forma LJ con estas moléculas simples. Un lugar para comenzar es el trabajo seminal de Morse y Stueckelberg, Link

Lo siento si no estaba siendo claro, pero mi pregunta es específicamente sobre la naturaleza de la fuerza de repulsión de Pauli, que es responsable de la curva ascendente en el gráfico de potencial.
¿De dónde viene la Fuerza de Repulsión de Pauli que contrarresta la atracción entre átomos e iones? [duplicar]
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