원자가 서로 접촉 한 적이 있습니까?

대답은 터치가 의미하는 바에 따라 다릅니다. 원자 수준에서 터치에는 세 가지 가능한 의미가 있습니다.

1) 두 개체가 서로 영향을줍니다.

2) 두 개체가 서로 큰 영향을 미침

3) 두 개체가 같은 위치에 있습니다.

원자에는 단단한 경계가 없기 때문에 접촉의 개념 (즉, 두 물체의 단단한 경계가 같은 위치에 존재 함)은 원자 수준에서 의미가 없습니다. 원자는 실제로 단단한 구체가 아닙니다. 이들은 궤도라고 불리는 파도 모양의 구름 모양으로 흩어져있는 전자로 채워진 퍼지 양자 확률 적 구름입니다.

하늘의 구름처럼 원자는 단단한 경계없이 모양과 위치를 가질 수 있습니다. 이것은 원자가 고밀도 영역과 저밀도 영역을 가지고 있기 때문에 가능합니다. 원자가 A 지점에 있다고 말할 때 밀도가 높은 원자의 확률 구름의 일부가 A 지점에 있다는 것을 의미합니다.

전자를 상자에 넣으면 (양자점 레이저 에서처럼) 그 전자는 대부분 상자 안에 있습니다. 전자의 파동 함수의 일부는 상자의 벽을 통해 스며 들어 무한대로 이동합니다. 이것은 주사 터널링 현미경에 사용되는 양자 터널링의 효과를 가능하게합니다. 원자의 불안정한 특성을 염두에두고 터치의 가능한 각 의미를 살펴 보겠습니다.

1. 접촉으로 두 원자가 서로 영향을 준다는 의미라면 원자는 항상 접촉합니다. 1km 떨어진 두 원자는 여전히 겹치는 파동 함수를 가지고 있습니다. 한 원자가 다른 원자의 중심과 교차하는 지점에서 파동 함수의 진폭은 그들이 1km 떨어져 있으면 엄청나게 작지만 0은 아닙니다.

기본적으로 두 원자는 모든 방향으로 뻗어 있기 때문에 우주의 어디에 있든 서로 영향을 미칩니다. 실제로 두 원자가 수 나노 미터 이상 떨어져 있으면 서로에 대한 영향이 보통 너무 작아서 더 가까운 원자의 영향으로 가려집니다. 따라서 서로 1km 거리에있는 두 원자가 기술적으로 접촉 할 수 있지만 (접촉을 원 자파 함수의 중첩으로 정의하는 경우)이 접촉은 일반적으로 너무 작아 무시할 수 있습니다.

이 터치는 무엇입니까? 물리적 세계에서 물체는 전자기력, 강한 핵력, 약한 핵력 및 중력의 힘을 통해 서로 영향을 미치는 네 가지 주요 방법 만 있습니다. 원자의 핵을 구성하는 중성자와 양성자는 서로 결합되어 두 개의 핵력과 반응합니다. 나머지 원자를 구성하는 전자는 전자기력에 의해 핵에 결합됩니다. 원자는 분자로 연결되고 분자는 전자기력에 의해 일상적인 물체와 연결됩니다. 마지막으로 행성 (다른 큰 천체와 마찬가지로)과 행성 표면의 거시적 물체는 중력에 의해 서로 연결됩니다.

두 원자가 서로 1 미터 이내에 있으면 네 가지 기본 힘 모두를 통해 서로 접촉합니다. 그러나 일반적인 원자의 경우 전자기력이 다른 힘을 지배하는 경향이 있습니다. 이 접촉은 무엇으로 이어질까요? 두 원자가 너무 멀리 떨어져 있으면 다른 주변 물체에 비해 상호 작용이 너무 약해서 의미가 없습니다. 두 개의 원자가 충분히 가까우면이 상호 작용은 많은 일로 이어질 수 있습니다. 화학의 전체 분야는 원자가 전자 기적으로 서로 영향을 미칠 수있을만큼 충분히 가까워 질 때 일어나는 모든 흥미로운 일에 대한 연구로 요약 될 수 있습니다.

두 원자가 반응하지 않고 공유 결합, 이온 결합 또는 수소 결합을 형성하지 않으면 전자기 상호 작용은 일반적으로 반 데르 발스 힘의 형태를 취합니다. van der Waals 효과에서 서로 가까이 다가오는 두 원자는 서로 전기 쌍극자 모멘트를 유도하고,이 쌍극자는 정전기 인력을 통해 서로 약하게 끌어 당깁니다. 이 접촉의 정의에 따르면 행성의 모든 원자가 항상 행성의 다른 모든 원자와 접촉한다는 진술은 엄격히 사실이지만 그다지 유용하지 않습니다. 대신, 우리는 대부분의 원자를 포함하는 유효 둘레를 임의로 정의 할 수 있으며, 그 둘레를 넘어 확장되는 원자 부분은 무시할 수 있다고 말할 수 있습니다. 이것은 터치의 다음 정의로 이어집니다.

1. 접촉으로 두 원자가 서로 크게 영향을 미친다는 의미라면 원자는 실제로 접촉하지만 충분히 가까울 때만 접촉합니다. 문제는 중요한 것은 해석의 여지가 있다는 것입니다. 예를 들어, 원자의 전자 질량의 95 %를 포함하는 수학적 표면으로 원자의 바깥 둘레를 정의 할 수 있습니다. 이 시점에서 분명히 알 수 있듯이 원자의 100 %를 포함하는 둘레는 지구보다 클 것입니다.

이 수학적 표면에 포함 된 원자의 전자 확률 밀도의 95 %를 사용하면 원자는 영역의 95 %가 겹치기 시작할 때까지 접촉하지 않는다고 말할 수 있습니다. 원자에 효과적인 접촉을 할당하는 또 다른 방법은 공유 결합 된 두 원자 사이의 중간에 존재한다고 말하는 것입니다. 예를 들어, H2 분자를 형성하기 위해 서로 공유 결합 된 두 개의 수소 원자는 50 피코 미터로 분리 된 중심을 가지고 있습니다. 이 분리에서 그들은 감동적인 것으로 간주 될 수 있습니다. 이 접근 방식을 사용하면 원자는 잠재적으로 화학 결합을 형성 할 수있을만큼 가까울 때마다 접촉합니다.

1. 만약 접촉으로 두 원자가 같은 위치에 있다는 것을 의미한다면, 두 원자는 Pauli 배제 원리로 인해 상온에서 결코 접촉하지 않습니다. Pauli Exclusion Principle은 우리 몸의 모든 원자가 한 지점으로 무너지는 것을 막는 것입니다. 흥미롭게도 매우 낮은 온도에서는 일부 원자가 같은 위치에 배치 될 수 있습니다. 결과는 Bose-Einstein 응축수로 알려져 있습니다.

다시 말하지만, 원자는 단단한 경계가 없다는 단순한 이유 때문에 일상적인 의미에서 절대 닿지 않습니다. 그러나 원자 수준에서 의미를 갖는 터치라는 단어의 다른 의미에서 원자는 확실히 접촉하고 있습니다.

작가: Vitalii Babkin