Mecánica cuántica y enlace atómico

Estoy aprendiendo mecánica cuántica en la secundaria este año y tengo varias dudas. He investigado en varios sitios web, pero mi comprensión aún es borrosa. Entiendo que cuando golpeo una pared o me siento en una silla, no la atravieso debido a la presión de degeneración cuántica. He estudiado el principio de exclusión de Pauli, pero esta es mi primera pregunta:

  1. ¿Qué es exactamente la presión de degeneración cuántica? He leído respuestas que dicen "Los orbitales atómicos resisten el aplastamiento", y cosas por el estilo, pero no entiendo por qué.

  2. Si los orbitales resisten el aplastamiento, ¿por qué se forman enlaces covalentes?

Según la imagen de Wikipedia de un enlace H2, parece que los orbitales s de los átomos individuales se aplastaron de un círculo (2-D) a una elipse. ¿Cómo sabemos cuándo este aplastamiento da como resultado un estado de menor energía y cuándo no? Si la pared estuviera hecha de átomos que no tuvieran un octeto y mi mano también, ¿mi mano se uniría a la puerta cuando la golpeara?

Respuestas (1)

Creo que la presión de la degeneración no se aplica directamente aquí. Será importante para las estrellas de neutrones. Las partículas de las que se compone la materia (electrones, protones, neutrones) tienen un espín 1/2. Eso significa que son fermiones.

La función de onda, que contiene toda la información sobre el sistema, tiene que cambiar de signo cuando se intercambian dos partículas. Dado que las partículas del mismo tipo son indistinguibles, eso significa que dos partículas no pueden estar exactamente en el mismo estado cuántico (algo así como "punto"). Eso significa que incluso si comprimes algo, los neutrones aún no encajarán en un solo lugar. Eso le dará una estrella de neutrones, donde la presión de degeneración trabaja contra su colapso.

El hecho de que no te caigas a través de la silla debería ser solo la repulsión electromagnética. Las capas de electrones de varios átomos se repelen entre sí. Cuando se forma un enlace covalente, las funciones de onda de ambos átomos se superponen. Dado que los electrones son indistinguibles, eso hará que se propaguen entre los dos núcleos.

Si observa la función de onda superpuesta, eventualmente encontrará que hay combinaciones con más y menos energía. Ver el σ y el σ ∗ orbitales en H 2 . Ambos electrones irán al σ orbital molecular que tiene menor energía. Por lo tanto, formará un enlace covalente. En H mi 2 , hay dos electrones más, que sólo tienen que ocupar el σ ∗ ya que no hay otro orbital molecular alrededor. Dado que tiene una energía que es demasiado alta, es anti-aglutinante. La energía total del enlace no es menor que la de los átomos individuales, por lo que no habrá ningún enlace.

No es probable que su mano y la pared se unan como un vínculo macroscópico, ya que son así de grandes. Pero puedo imaginar que los átomos o moléculas individuales se unen a parte de la pared.

Wikipedia dice: "Es la presión de degeneración cuántica y no la repulsión electrostática como se suponía anteriormente lo que hace que la materia sólida sea impermeable". Además, como la capa s es esférica, el centro de las cargas positivas y negativas será el mismo, por ejemplo, en el hidrógeno, y entonces, ¿por qué los átomos deberían repelerse cuando se acercan? Creo que tengo el enlace covalente, gracias.
Interesante, tienes link? La forma esférica solo se aplica si no hay nada allí (el sistema es esférico). Tan pronto como introduzcas otro átomo, romperá la simetría. Entonces los átomos comenzarán a tener un pequeño momento dipolar.
Línea 3: en.wikipedia.org/wiki/Electron_degeneracy_pression Además, cuando dices "Tan pronto como introduzcas otro átomo, se romperá la simetría" ¿Se debe a los dipolos instantáneos (Vaan der Waals)?
Lo que quiero decir es que el hamiltoniano H ^ ya no será rotacionalmente simétrico con dos átomos. Eso romperá la simetría de las funciones de onda. La función de onda ya no está centrada alrededor del núcleo, por lo tanto, tiene un momento dipolar eléctrico. Creo que esto es Van-der-Walls-Forces en esencia.
De acuerdo. Tenemos un gráfico en nuestro libro de texto que creo que representa el potencial de Lennard-Jones. Entonces, para un conjunto dado de átomos, puede haber o no un estado de menor energía que incluya la superposición de orbitales (el pozo potencial, un enlace covalente), pero una vez que te acercas demasiado, siempre hay repulsión debido al principio de exclusión de Pauli. Eso es lo que deduzco de en.wikipedia.org/wiki/Lennard-Jones_potential
Para agregar a mi publicación anterior, el pozo también puede ser el estado de energía más bajo sin un enlace, ¿verdad (justo donde la fuerza de Van der Waals menos la presión de degeneración es máxima)?
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