L' impénétrabilité chimique est une propriété qui a l'étoffe qui ne permet pas à deux corps d'être au même endroit et au même moment simultanément. Il peut également être considéré comme la caractéristique d'un corps qui, avec une autre qualité appelée extension, est précis dans la description de la matière.
Il est très facile d'imaginer cette définition au niveau macroscopique, où un objet n'occupe visiblement qu'une seule région de l'espace et il est physiquement impossible que deux ou plusieurs objets soient au même endroit en même temps. Mais au niveau moléculaire, quelque chose de très différent peut arriver.
Dans cette zone, deux ou plusieurs particules peuvent habiter le même espace à un moment donné ou une particule peut être trouvée «à deux endroits» en même temps. Ce comportement au niveau microscopique est décrit à travers les outils fournis par la mécanique quantique.
Dans cette discipline, différents concepts sont ajoutés et appliqués pour analyser les interactions entre deux ou plusieurs particules, établir les propriétés intrinsèques de la matière (comme l'énergie ou les forces impliquées dans un processus donné), entre autres outils extrêmement utiles.
L'échantillon le plus simple d'impénétrabilité chimique est observé en paires d'électrons, qui génèrent ou forment une "sphère impénétrable".
Qu'est-ce que l'impénétrabilité chimique?
L'impénétrabilité chimique peut être définie comme la capacité d'un corps à résister à l'occupation de son espace par un autre. En d'autres termes, c'est la résistance que la matière doit franchir.
Cependant, pour être considérés comme impénétrabiles, ils doivent être des corps de matière ordinaire. En ce sens, les corps peuvent être traversés par des particules telles que les neutrinos (classés comme matière non ordinaire) sans affecter leur nature impénétrable, puisqu'aucune interaction avec la matière n'est observée.
Propriétés
Lorsqu'on parle des propriétés de l'impénétrabilité chimique, il faut parler de la nature de la matière.
On peut dire que si un corps ne peut pas exister dans les mêmes dimensions temporelles et spatiales qu'un autre, ce corps ne peut pas être pénétré ou percé par celui mentionné ci-dessus.
Parler d'impénétrabilité chimique, c'est parler de taille, puisque cela signifie que les noyaux d'atomes de dimensions différentes montrent qu'il existe deux classes d'éléments:
- Métaux (ils ont de gros noyaux).
- Non-métaux (ils ont des noyaux de petite taille).
Ceci est également lié à la capacité de ces éléments à être traversés.
Ainsi, deux ou plusieurs corps dotés de matière ne peuvent pas occuper la même zone au même instant, car les nuages d'électrons qui composent les atomes et molécules actuels ne peuvent pas occuper le même espace en même temps.
Cet effet est généré pour des paires d'électrons soumises à des interactions de Van der Waals (force par laquelle les molécules se stabilisent).
Les causes
La cause principale de l'impénétrabilité observable au niveau macroscopique vient de l'existence de l'impénétrabilité existante au niveau microscopique, et cela se produit également à l'inverse. De cette manière, on dit que cette propriété chimique est inhérente à l'état du système étudié.
Pour cette raison, le principe d'exclusion de Pauli est utilisé, ce qui confirme le fait que les particules telles que les fermions doivent être situées à différents niveaux pour fournir une structure avec le minimum d'énergie possible, ce qui implique qu'elle a la stabilité maximale possible.
Ainsi, lorsque certaines fractions de matière se rapprochent les unes des autres, ces particules le font aussi, mais il y a un effet répulsif généré par les nuages d'électrons que chacun possède dans sa configuration et les rend impénétrables les uns aux autres.
Cependant, cette impénétrabilité est relative aux conditions de la matière, car si celles-ci sont altérées (par exemple, être soumis à des pressions ou températures très élevées) cette propriété peut également changer, transformant un corps pour le rendre plus susceptible d'être traversé par autre.
Exemples
Fermions
On peut compter comme exemple d'impénétrabilité chimique le cas des particules dont le nombre quantique de spin (ou spin, s) est représenté par une fraction, que l'on appelle fermions.
Ces particules subatomiques présentent une impénétrabilité parce que deux ou plus exactement les mêmes fermions ne peuvent pas être placés dans le même état quantique en même temps.
Le phénomène décrit ci-dessus s'explique plus clairement pour les particules les plus connues de ce type: les électrons dans un atome. Selon le principe d'exclusion de Pauli, deux électrons dans un atome polyélectronique ne peuvent pas avoir les mêmes valeurs pour les quatre nombres quantiques (n, l, mys).
Ceci est expliqué comme suit:
En supposant qu'il y a deux électrons occupant la même orbitale, et le cas est présenté que ceux-ci ont des valeurs égales pour les trois premiers nombres quantiques (n, l et m), alors le quatrième et dernier nombre (s) quantique (s) doivent être différents dans les deux électrons.
Autrement dit, un électron doit avoir une valeur de spin égale à 1/2 et celle de l'autre électron doit être égale à -½, car cela implique que les deux nombres quantiques de spin sont parallèles et dans la direction opposée.
Références
- Heinemann, FH (1945). Toland et Leibniz. La revue philosophique.
- Crookes, W. (1869). Un cours de six conférences sur les changements chimiques du carbone. Récupéré de books.google.co.ve
- Odling, W. (1869). The Chemical News and Journal of Industrial Science: (1869: janvier-juin). Récupéré de books.google.co.ve
- Bent, HA (2011). Molécules et liaison chimique. Récupéré de books.google.co.ve