Si todo está formado por átomos, ¿por qué no todo tiene el mismo aspecto? [cerrado]

No todos los átomos son iguales. El uranio es muy diferente al hidrógeno y se comporta de manera muy diferente, porque tiene muchos más protones/neutrones en su núcleo y muchos más electrones. Es un átomo mucho más complejo.

Diferentes átomos forman diferentes moléculas, con diferentes propiedades. Cuando comparas el comportamiento de los materiales físicos, en realidad estás comparando el comportamiento de diferentes moléculas , no simplemente de diferentes átomos. El hidrógeno gaseoso es gaseoso a temperatura ambiente y el hierro es sólido, porque sus átomos forman moléculas diferentes, con diferentes tipos de enlaces químicos (tanto atómicos como intermoleculares).

En resumen: el comportamiento molecular es mucho más complejo que simplemente estar compuesto por átomos equivalentes que se ven y se comportan de la misma manera.

Quería complementar la respuesta de @Time4Tea con un poco más de detalles. En su pregunta menciona el color y la dureza, por lo que me extenderé un poco sobre esos dos.

1. Color: la mayor parte de la materia que conocemos está formada por compuestos químicos (el único compuesto monoatómico que normalmente encontrarás en forma estable es el helio). Los colores que observamos provienen de 1) la absorción y emisión de energía ─en forma de fotones (corpúsculos de luz)─ de electrones en niveles de energía atómico/molecular. La energía de los fotones individuales proviene de su frecuencia, cada frecuencia corresponde a un color distinto. Energías más altas significan frecuencias más altas ($E=h\nu$). 2) la oscilación de los átomos en los compuestos químicos. Los compuestos tienen longitudes y ángulos de equilibrio, y los átomos vibran alrededor de estos puntos de equilibrio a una frecuencia dada. El color de la luz producida por esa misma frecuencia (esto se aprovecha en la resonancia magnética nuclear que se aplica a las resonancias magnéticas médicas).

2. La dureza es una consecuencia de los enlaces entre los átomos y las moléculas en los sólidos. En el caso de los metales y la cerámica, la dureza refleja la cantidad de energía necesaria para deformar (o romper) el enlace entre los átomos. Una unión más fuerte (mayor energía de unión) hará que el material sea más duro. En el caso de los polímeros (es decir, los plásticos) los enlaces no son los de las moléculas en sí, sino las fuerzas de Van der Waals entre las cadenas, pero la idea es la misma.

De hecho, como dijo @ Time4Tea, no todos los átomos son iguales. Esta afirmación también se aplica a los compuestos. Esto debería darle una idea aproximada de por qué estas propiedades son lo que son.

Si ignoramos las moléculas por un momento y solo observamos muestras razonablemente puras de cada elemento, verá que muchos de ellos se ven muy similares .

Es un mar de ligeras variaciones de 'gris', con solo unos pocos sólidos que tienen diferentes colores (cobre, oro) y algunos líquidos y gases que agregan algo de color. Los retratos en esta imagen son elementos que se han sintetizado en cantidades mínimas, por lo que puede que no haya suficiente para fotografiar.

Aquí hay una manera de generalizar la mayoría de las respuestas dadas aquí por otros.

Lo que experimentamos de los átomos en nuestra vida cotidiana está determinado principalmente por los electrones más externos que poseen esos átomos. Son esos electrones los que determinan cómo los átomos se unen a otros átomos, y es la naturaleza específica de esos enlaces la que a su vez determina si el sólido resultante es duro, blando, quebradizo o dúctil, o si es un sólido en absoluto. . Además, son esos electrones más externos los responsables de dar color a algunas sustancias y transparencia u opacidad a otras.

La otra respuesta no entró en los diferentes colores (supongo que solo está preguntando sobre la luz visible).

Ahora, hasta donde sabemos hoy, los átomos están formados por quarks (y gluones) y electrones, y estos son los bloques de construcción elementales.

Ahora bien, estos bloques de construcción elementales se pueden combinar de diferentes maneras, construyendo diferentes átomos.

Estos átomos diferentes tienen la capacidad de absorber y emitir fotones de diferentes longitudes de onda (en su caso, luz de diferentes colores). Se trata de espectros de absorción y emisión.

El espectro de emisión de un elemento químico o compuesto químico es el espectro de frecuencias de radiación electromagnética emitida debido a que un átomo o molécula hace una transición de un estado de alta energía a un estado de menor energía. La energía fotónica del fotón emitido es igual a la diferencia de energía entre los dos estados. Hay muchas transiciones de electrones posibles para cada átomo, y cada transición tiene una diferencia de energía específica. Esta colección de diferentes transiciones, que conducen a diferentes longitudes de onda radiadas, forman un espectro de emisión. El espectro de emisión de cada elemento es único.

https://en.wikipedia.org/wiki/Emission_spectrum

Lo principal es que cada espectro de emisión es único. Cada uno de los diferentes átomos (que forman diferentes moléculas) tiene la capacidad de absorber y emitir luz diferente.

A riesgo de que me griten, debo señalar que, de hecho, OP es correcto en gran medida, lo único que OP ha perdido de vista es la escala.

Cada uno de los relativamente pocos objetos fundamentales (quedémonos con los átomos/elementos aquí) tiene su propio color y dureza (todavía nos quedamos con OP aquí). Pero los 'objetos' a los que OP se refiere como que tienen una variedad tan tremenda no son fundamentales. Son agregaciones macroscópicas de un gran número de interacciones, observadas en la escala macroscópica con instrumentos/sentidos no diseñados, o lo suficientemente sensibles, para detectar las propiedades fundamentales que OP se queja de no poder ver.

Siguiendo con el color (e ignorando la complejidad de cómo surge realmente el color), un átomo 'rojo' y un átomo 'amarillo' vistos desde la distancia de OP y en la escala de color continua en el cerebro de OP parece un bulto 'naranja' (molécula). Ve y párate lo suficientemente cerca y OP verá los átomos. Use un método de observación cuantificado (¿espectrógrafo?) Y OP solo verá el 'rojo' y el 'amarillo' puros originales. Agregue otro 'rojo' y todo se ve más o menos 'igual' de cerca, pero aleje el zoom y de repente hay otro tono de color. La aparente complejidad del color existe solo en la escala de color del cerebro de OP y en su distancia de observación.

Si los átomos se clavan entre sí solo con clavos largos/cortos o de caucho/acero martillados a diferentes profundidades, la complejidad surge rápidamente de la simplicidad para la 'dureza'.

Línea de fondo. OP percibe la complejidad aparente en la escala macroscópica porque ahí es donde vive OP y es para lo que fue diseñado el cerebro. OP no puede ver la simplicidad pura de lo microscópico (en última instancia, el santo grial de las teorías de campo unificado, ToE o como se llame el sabor esta semana) porque OP no está equipado para detectarlo y está demasiado lejos de todos modos.

Un aparte. Si el Homo Physicus alguna vez desarrollara los sentidos capaces de detectar los detalles más finos del universo, estaría muerto en femtosegundos. No solo por el aburrimiento de tener que observar una cantidad casi infinita de propiedades para encontrar la que interesa; no solo por el hambre porque hay una infinidad de eventos interesantes por los que pasar para encontrar el almuerzo; no sólo por el Total Perspective Vortex ; pero muy probablemente porque el valor de supervivencia darwinista de saber que '... todo es más o menos lo mismo, ya sabes...' no es tan valioso como evitar esa parte del universo que parece un autobús/tigre dientes de sable .......