PREGUNTA 1
Déjame darte dos escenas simples de partículas cargadas para que entiendas mi pregunta. Hay una partícula cargada positiva fija en el centro.
Escenario 1 : Una partícula cargada negativa fija se introduce allí a distancia de la partícula con carga positiva. La fuerza de atracción entre ellos es .
Escenario 2 : Se introducen dos partículas cargadas negativamente fijas (de la misma carga que en el último escenario) de modo que la partícula cargada positivamente esté a la misma distancia de ellas (es decir, , igual que el último escenario). Y la fuerza de atracción ahora entre la partícula con carga positiva y una sola partícula con carga negativa es . Y la fuerza de atracción entre la partícula con carga positiva y otra partícula con carga negativa es
Ahora es o ¿O es otra cosa? creo que su respuesta es porque las distancias y el producto de las cargas es el mismo en el cálculo de las tres fuerzas. He tomado todas las cargas como fijas en estos escenarios para que no haya cambios en la magnitud de la fuerza con el tiempo.
PREGUNTA 2
Si la respuesta a la última pregunta es , entonces
Sabemos que en un átomo, por ejemplo, en un átomo de oxígeno neutro hay 8 protones y 8 electrones, es decir, 8 partículas con carga positiva y 8 partículas con carga negativa. Sabemos que su núcleo solo puede transportar 8 electrones a su alrededor. Ahora mi pregunta es ¿por qué no puede llevar tantos electrones, como por qué no lleva 13 electrones o 14 o incluso 16?
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Este es esencialmente el principio de superposición.
Sabemos que en un átomo, por ejemplo, en un átomo de oxígeno neutro hay 8 protones y 8 electrones, es decir, 8 partículas con carga positiva y 8 partículas con carga negativa. Sabemos que su núcleo solo puede transportar 8 electrones a su alrededor. Ahora mi pregunta es ¿por qué no puede llevar tantos electrones, como por qué no lleva 13 electrones o 14 o incluso 16?
Conocemos muchos casos en los que el número de electrones de un átomo no es exactamente igual al número de protones de su núcleo. Estos se llaman iones y son muy comunes.
Digamos que tienes algunos electrones cerca del núcleo de oxígeno con sus 8 protones. Todos esos electrones sentirían la misma fuerza de atracción del núcleo. Pero cada uno de ellos también sentiría una fuerza repulsiva de los otros electrones.
Si tuviera un ion de oxígeno con, digamos, 10 electrones, y otro electrón se acercara desde la distancia, sentiría una fuerza de repulsión mayor de esos 10 electrones que la fuerza de atracción de los 8 protones. Por lo tanto, no sería probable que se uniera a ese ion -2 y formara un ion -3.
O si tuviera un ion de oxígeno con solo 6 electrones, y otro electrón se acercara desde la distancia, sentiría una fuerza de atracción más fuerte que una fuerza de repulsión y sería muy probable que lo capturara, cambiando el ion +2 en un ion +1 . Por lo tanto, no es probable que un ion altamente cargado positivamente permanezca en ese estado por mucho tiempo si hay electrones libres en las cercanías.
Obviamente, esta es una imagen muy simplificada de la situación, ignorando las consideraciones mecánicas cuánticas, la teoría orbital, etc. Básicamente se basa en el modelo atómico "pudín de ciruelas" en el que hemos realizado muchas mejoras a lo largo de los años. Pero creo que incluso este modelo tan simple es suficiente para captar la respuesta a su pregunta en el nivel más básico.