Sobre átomos e o vazio

Toda a matéria conhecida, incluindo o corpo humano, tem 99% de espaço vazio. Então, por que não podemos atravessar paredes?

Fontes: Wikipédia; Engenhariae; IFL Science; Idéias Esquecidas.

Os átomos que conhecemos não são “á-tomos” de verdade, no sentido original da palavra.

A palavra “átomo” vem do grego, onde “a” significa “não”, e “tomo” significa “divisão”.

O conceito original de átomo deriva das ideias do filósofo grego Demócrito (460 – 370 a.C).

Demócrito acreditava que tudo poderia ser dividido até um ponto final. Pegue um pedaço de pão e corte no meio com uma faca. Pegue a metade do pão e corte de novo. Continue cortando o pão, infinitamente. O que acontecerá? Será possível continuar cortando ad infinitum, ou seja, a matéria é contínua, ou vai chegar num ponto em que não será mais possível cortar o pão, e o último pedaço será indivisível. Chame este pedaço de matéria indivisível de átomo. Os átomos existem ou não? É possível fatiar a matéria infinitamente?

Hoje já sabemos que os átomos podem ser divididos. São compostos por um núcleo de prótons e nêutrons, rodeados por elétrons, sendo que os prótons e nêutrons do núcleo são formados por quarks up e down.

Nós e tudo que conhecemos no universo é apenas um conjunto de átomos e átomos que são quase que inteiramente um espaço vazio. Para ser mais especifico, eles são 99,99999 por cento de espaço vazio.

Para entender recorremos à analogia em escala de grandeza que mais se aproxima do átomo, que é a de uma bolinha de gude, representando o núcleo, colocada no meio de um grande estádio de futebol. Toda a área externa à bola de gude seria a eletrosfera, e os elétrons seriam grãos de poeira invisíveis a olho nu, orbitando o núcleo.

Quando imaginamos um átomo, podemos imaginar um diagrama com prótons e nêutrons no centro e um ou mais elétrons orbitando-o em círculos regulares, da mesma forma que um planeta orbita o Sol. Na realidade, os movimentos dos elétrons são muito mais aleatórios e, embora não sejam diretamente comparáveis, eles se assemelham mais a como um enxame de abelhas ou pássaros, onde os movimentos individuais são rápidos demais para rastrear, mas você ainda vê a forma do enxame total.

Os elétrons se aglomeram em torno desse espaço vazio nas formações de nuvens, podemos compará-los com as lâminas de um ventilador. Quando você olha para um ventilador, há muito espaço vazio. Ligue-o, no entanto, e é uma história diferente. As lâminas se movem a tal velocidade que é como se elas estivessem em todos os lugares ao mesmo tempo – o mesmo vale para os elétrons de um átomo.

A “dança” dos elétrons, esses padrões, podem variar – alguns são lentos e suaves, como uma valsa, enquanto alguns são rápidos e energéticos, como um Charleston. Cada elétron mantém o mesmo padrão, mas de vez em quando pode mudar para outro, desde que nenhum outro elétron esteja fazendo esse padrão. Nenhum elétron em um átomo pode fazer o mesmo passo: essa regra é chamada de Princípio de Exclusão .

Então se somos feitos de tanto espaço vazio, por que não podemos atravessar paredes?

Muitos sites dizem que isso se deve à repulsa, que duas coisas carregadas negativamente devem se repelir. Mas isso está errado e serve para você aprender a sempre conferir a veracidade do que lê na internet. Os objetos e nós somos sólidos causa dos elétrons dançantes.

Se você tocar a parede, os elétrons dos átomos de seus dedos se aproximarão dos elétrons dos átomos da parede. À medida que os elétrons de um átomo se aproximam o suficiente do núcleo do outro, os padrões de suas danças mudam. Isso ocorre porque, um elétron em um nível de energia baixo em torno de um núcleo não pode fazer o mesmo em torno do outro – esse slot já é tomado por um dos seus próprios elétrons. O recém-chegado deve assumir um papel desocupado e mais energético. Essa energia tem que ser suprida. Assim, empurrar apenas dois átomos próximos um do outro consome energia, já que todos os seus elétrons precisam entrar em estados de alta energia. Tentar empurrar todos os átomos da parede com as mãos exige uma enorme quantidade de energia – mais do que os músculos podem suprir. Você sente isso como resistência ao seu corpo, é por isso que a parede é sólida ao seu toque.

Para você andar através de uma parede, dois elétrons (o seu e o da parede) teriam que coexistir no mesmo espaço, embora por um espaço muito curto de tempo. Mas, de acordo com o Princípio de Exclusão de Pauli, isso simplesmente não é possível. Portanto, apesar do fato de que somos quase inteiramente um espaço vazio, um fato extraordinário e difícil de imaginar, não podemos atravessar paredes, ou qualquer outro material sólido.