¿Por qué la cantidad de protones define cómo es la materia?

Mi pregunta puede sonar complicada, pero mi mente está retorcida en este momento, así que pido disculpas por adelantado.

¿Por qué cuando tengo un protón y un electrón es hidrógeno, un gas claro e inflamable, y cuando tengo doce, es carbono, la fuerza impulsora de la vida tal como la conocemos y luego terminamos con 239 y tenemos uranio un elemento radiactivo.

¿Cómo afecta la cantidad de protones lo que será la materia? ¿Por qué la cantidad de estas partículas mágicamente hace que una cosa sea aire y otra cianuro?

Si tengo un guijarro, es un guijarro, si tengo 13, son solo más de los mismos guijarros. ¿Qué hace que los protones sean diferentes?

Lo siento, esto es tan complicado, cualquier respuesta es apreciada.

Es una buena pregunta. La respuesta no es sencilla, te lo puedo decir.
Una de las mejores preguntas que he visto. Se presenta como una cadena clara de pensamientos.

Respuestas (4)

Respuesta larga: cualquier libro de texto de química.

Respuesta corta: el número de electrones de un átomo es el mismo que el número de protones en el núcleo. Este número de electrones (¡idéntico al número de posición en PSE!) define toda la química de ese átomo.

Derecha: breve, clara, correcta. Las propiedades químicas y materiales del material solo están dadas por la disposición de los electrones y solo están influenciadas por los campos eléctricos que solo dependen de la cantidad de protones. Entonces, las propiedades químicas, biológicas y "mecánicas" del material solo dependen de la cantidad de protones, por eso usamos la misma palabra, por ejemplo, "uranio" para los isótopos con la misma Z. La cantidad de neutrones solo importa para las propiedades y procesos nucleares. .
@Lubos, Gracias por las flores :=) Intento escribir de forma breve y clara, pero no siempre lo consigo. :=(

Tu experiencia diaria del mundo material está gobernada por la química. Esto es en algún nivel la ciencia de los átomos y grupos de átomos.

Cosas como la dureza, el color, la toxicidad y otras están determinadas en gran medida por la interacción de los átomos. En particular, la capa exterior de los átomos, los electrones. Obviamente, los detalles de por qué el elemento o compuesto A es más duro o más blando que el compuesto B son increíblemente diversos y complicados.

Por lo general, la cantidad de electrones es igual a la cantidad de protones (¡pero no siempre!), ya que a los átomos les gusta ser eléctricamente neutros y, por lo tanto, por cada protón positivo, un electrón negativo se adherirá al átomo. Entonces, a partir de esto, podemos ver que la cantidad de protones afecta indirectamente el comportamiento de un átomo a través de la cantidad de electrones...

El protón es, en cierto sentido, una pista falsa. Solo la carga total del núcleo (que resulta ser el número de protones en ciertas unidades) es importante para mantener el átomo eléctricamente neutro. La estructura detallada dentro del núcleo (como el hecho de que consiste en protones y neutrones) no es relevante para la química. En su lugar, debería preguntar la cantidad de electrones .

Los análogos pesados ​​y ligeros del hidrógeno sondean los límites de la química cuántica

Para hacer el isótopo ultraligero, los científicos intercambiaron el protón con un muón con carga positiva, que tiene solo el 11% de la masa de un protón. Y para hacer hidrógeno ultrapesado, reemplazaron uno de los electrones en un átomo de helio con un muón negativo.

Los investigadores probaron el comportamiento de estos nuevos átomos en una reacción química llamada intercambio de hidrógeno, en la que un átomo de hidrógeno solitario extrae otro de una molécula de hidrógeno de dos átomos, casi la reacción química más simple concebible. En un artículo en Science1, informan que tanto los átomos de hidrógeno con mala hierba como los hinchados se comportan tal como predice la teoría cuántica.