Si un átomo pudiera agrandarse de tal manera que pudiéramos verlo a simple vista, ¿cómo sería?

Answer 1

“Ver” no es una cosa para el mundo cuántico. Esta es una de las muchas cosas que hace que la realidad cuántica sea tan confusa.

Cuando intentas ver electrones, tienes que rebotar un fotón fuera de ellos. Ese fotón llega a su ojo y usted “ve” ese fotón. El problema es que la interacción entre el fotón y el electrón ha cambiado el electrón de maneras impredecibles. Simplemente ya no está donde crees que está.

Multiplique esto por millones de fotones, y obtendrá una nube borrosa de densidad de electrones.

Además, algunos de estos electrones serán promovidos a niveles de energía más altos cuando los golpees con un fotón. No verá estos fotones, no se reflejan de nuevo. Pero cuando el electrón vuelve a caer a un nivel de energía más bajo, puede emitir colores específicos de luz.

Entonces tu átomo va a brillar. La nube de electrones de Neon, por ejemplo, se verá naranja. El hidrógeno será rosado. Mercurio se verá azul.

No puedes ver el núcleo en absoluto, a menos que, por supuesto, escales el átomo a un tamaño enorme. Si amplió el átomo al tamaño del estadio, podría ver el núcleo (a través de la nube de electrones, por supuesto) como una pequeña esfera del tamaño de una canica en el medio. El núcleo también se vería vagamente borroso, pero en la mayoría de los casos le sería muy difícil verlo: la nube borrosa de electrones estaría en su camino.

Esta nube de electrones difusa no sería redonda en muchos casos; algunos átomos tienen orbitales de electrones de forma extraña como estos:

Es posible que pueda ver estas formas lobuladas.

Entonces, ¿cómo se ve un átomo (ampliado)?

Un poco como esto:

Answer 2

Las respuestas basadas en el principio de incertidumbre de Heisenberg son las más cercanas. Pero hay otra forma de considerar esto: el equivalente imaginable más cercano a “agrandar” el átomo sería mirarlo con una luz de longitud de onda más corta y ampliar la señal detectada. La luz visible tiene una longitud de onda en el rango de alrededor de medio micrómetro. Dependiendo de la definición, los átomos más grandes (incluida la nube de electrones) tienen alrededor de 0.4 nanómetros de diámetro, que es aproximadamente 1000 veces más pequeño que la longitud de onda de la luz visible.

Para ver cualquier estructura, necesitaríamos usar rayos X con una longitud de onda de menos de 1.2 nm. Cada fotón en esta longitud de onda tiene una energía de 1000eV. La energía de unión de las capas externas es de solo unos pocos electrones voltios: si un fotón de esta energía interactúa con un electrón externo, lo despojará fácilmente del átomo.

¿Qué podemos hacer al respecto? En principio, podríamos iluminar el átomo con un pulso ultracorto (lo suficientemente corto como para que los electrones no tengan tiempo de moverse lejos) que consiste en un gran número de fotones. Esto debería funcionar bien para los electrones de la capa exterior *. En la práctica, no pudimos reenfocar los rayos X dispersos para producir una imagen, pero aún podemos modelar la situación. Lo que detectaríamos es múltiples electrones (incluso de diferentes “capas”) en diferentes posiciones alrededor del núcleo. Las posiciones serían aleatorias dentro del desenfoque del caparazón convencional de los químicos, pero podría (al menos en teoría) parecerse a una imagen planetaria (pero sin idea de la dirección del movimiento).

Entonces, para las capas externas, una exposición individual podría mostrar algunos electrones en posiciones específicas. Cada vez que miras (repoblando las capas de electrones entre exposiciones) las posiciones no estarían relacionadas con el tiempo anterior. Una imagen agregada mostraría nubes, como las imágenes de los químicos.

Esto no es lo mismo que las descripciones de alto nivel de Heisenberg, ya que obtendría imágenes individuales que incluían posiciones instantáneas aparentes de algunos de los electrones.

* La energía requerida para resolver los electrones de la capa interna se vuelve más grande que su masa en reposo, por lo que no obtendríamos más de un par de fotones antes de que salieran de la posición original.
Por cierto, no necesariamente tendríamos que mantener el átomo absolutamente estacionario, por lo que se podría permitir que regrese a su estado “fundamental”.

Answer 3

Las otras respuestas son bastante agradables y se ajustan bien a los modelos matemáticos establecidos. Eso no significa que se correspondan exactamente con la realidad física. Simplemente significa que predicen lo que somos capaces de observar de la misma manera que lo hicieron las sombras en la pared de la cueva de Platón.

Como soy libre de imaginar que un átomo se parece a casi cualquier cosa, elijo imaginar una colección de huracanes o galaxias.

El núcleo es un gran huracán que está orbitado por huracanes más pequeños (electrones).

La separación de los brazos del gran huracán nuclear está dada por la constante de Planck y es por eso que el momento angular de los orbitales se cuantifica en cantidades definidas por un número entero multiplicado por la constante de Planck.

Estas son algunas fotos reales de átomos

Aquí hay algunos modelos matemáticos de un átomo que muestran regiones en las que es probable que se encuentre un electrón.

Respuesta del usuario de Quora a ¿Por qué los electrones giran alrededor del núcleo? Sé que la atracción se debe a la fuerza electrostática de atracción, pero ¿giran?

Answer 4

Tengo en solución salina. Para verlos, la energía de los fotones ioniza los átomos de la solución salina en cadenas. Los átomos de hidrógeno y los átomos de oxígeno eran translúcidos hasta que la luz del LED se fusionó, luego había una brillante cadena esferoide roja y azul que vibraba y se rompía. Fue a simple vista, pero he repetido el experimento varias veces. Solo tengo observaciones, ya que fue a simple vista. Los átomos eran bastante grandes, la cadena del tamaño de un lápiz estándar con los brazos extendidos, los átomos de oxígeno, azules, asentados uno sobre el otro, mientras que los átomos de hidrógeno, rojos, oscilaban a un ritmo acelerado hasta la entropía. Son bastante precisos con muchas descripciones en física, pero visualmente, están más cerca de una flor de tierra en acciones. Las interacciones en las ondas de energía fotónica aparecieron como muchos habían teorizado, pero cuestiona varias creencias en las ciencias. Uno, que un átomo de 1 a 2 nM puede enfocarse por tales medios, y las interacciones de comportamiento de partículas atómicas con fotones. No estoy seguro de los factores de aumento, y si otros pueden ser capaces como las imágenes de ojos mágicos, pero fueron bastante sorprendentes de ver.

Answer 5

Los electrones son fuentes puntuales de carga que no tienen volumen. La ampliación de un objeto adimensional no tiene un significado físico.

Lo mismo para los quarks que forman los protones y los neutrones. El “volumen” o un protón es el espacio entre la disposición de estas fuentes puntuales. Aumentar este volumen al tamaño macroscópico no hace que los componentes del protón sean visibles. No tienen volumen para empezar.

Como con la mayoría de las preguntas que intentan utilizar la comprensión macroscópica para conceptualizar el mundo cuántico, existen serias fallas al intentar hacerlo porque el mundo cuántico tiene propiedades que no se pueden experimentar a nuestra escala.

Answer 6

se vería así (Penny como referencia):

El punto brillante al lado de la moneda (donde apunta la flecha) es un solo ion atómico de bario atrapado en una trampa de Paul, lo que ves allí es la fluorescencia del átomo después de ser golpeado por rayos láser. Dispersan la luz de los rayos láser y esa es la luz que recolectamos. ¡El tiempo de exposición de la cámara fue muy largo! y de hecho, esta foto fue tomada en la oscuridad

¡Dado que es un átomo único, puede usarse como un bloque fundamental para la computación cuántica y otras cosas bastante interesantes!

Antecedentes / Bibliografía: Este la foto fue tomada en uno de los laboratorios de Chris Monroe (Información sobre la cantidad de iones atrapados) en el Joint Quantum Institute (Joint Quantum Institute). De hecho, este laboratorio está al lado del mío y lo he visto con mis propios ojos . Usando sus ojos, el átomo se ve como una débil mancha de luz, por supuesto, si usa una cámara puede integrar (exponer la imagen) por más tiempo. La documentación de los átomos con imágenes de cámaras elegantes se remonta a principios de los años 80 por Dehmelt [1]. De hecho, nuestro grupo encontró formas de recolectar luz de manera eficiente, corregir imágenes con errores y detectar fuerzas bastante pequeñas al obtener imágenes de estos tipos [2]

Notas al pie

[1] https://journals.aps.org/pra/pdf …

[2] http://www.nature.com/nphoton/jo …

Answer 7

Una esfera nublada ocupada por los electrones en la capa externa. Nada como esto.

Los electrones ocupan un campo de probabilidad alrededor del átomo. Debido a los efectos cuánticos, en realidad están en cualquier lugar y en cualquier lugar en cualquier momento dentro de ese campo formando un caparazón aparentemente sólido.

Mas asi

Primera imagen de un átomo de hidrógeno de foxnews.com. mostrando la estructura de la capa de electrones.

Answer 8

Si desea conocer la estructura de un átomo y mucha otra información sobre cómo funciona realmente el universo, lea mi libro gratuito sobre teoría de ultra ondas. Muestra que los átomos son objetos perfectamente esféricos. Si hubiera algunos fotones mágicos que podrían usarse para ‘verlos’, entonces eso es lo que observaría. El más grande tiene menos de un nanómetro de ancho, por lo que requerirá un aumento real. La foto de JDW Campos hace que parezca que se puede ver uno, pero la gran colección de fotones solo muestra cuánto se mueve el átomo. Está girando a la velocidad de la luz y cualquier cambio en las fuerzas electroestáticas locales lo moverá, dándole la apariencia de ser más grande de lo que realmente es.

Answer 9

Lo más probable es que parezca una gota borrosa indescriptible, algo como esto:

Ver también http://www.cracked.com ( Imágenes microscópicas que te dejarán boquiabierto ).

Answer 10

La mecánica cuántica tiene una escala absoluta incorporada. Los átomos no se pueden “agrandar”, por lo que no hay una respuesta significativa a su pregunta. Lo siento. Podría hacer una imagen falsa de una gran bola borrosa con orbitales de electrones de formas extrañas, pero sería completamente falso, en gran parte porque no habría forma de que los fotones “reboten” del átomo de la forma en que lo hacen con objetos macroscópicos, para que nunca puedas “verlo” en primer lugar.

Answer 11

Una vista alternativa: debido al movimiento de las partículas de materia 3D constituyentes, un átomo (en general) tiene una apariencia borrosa o turbia. Los átomos más pequeños pueden aparecer como dos anillos concéntricos; la parte central está formada por su núcleo giratorio y el anillo exterior está formado por electrones en órbita. Los átomos más grandes están formados por secciones circulares de diferentes circunferencias dispuestas lado a lado a lo largo del eje atómico. Por lo tanto, casi todos los átomos más grandes tienen una apariencia cilíndrica formada por dos tubos concéntricos. El tubo central forma un núcleo giratorio y el tubo externo está formado por electrones en órbita. Ver: ‘MATERIA (reexaminada)’ MATERIA

Answer 12

Ooh chico, déjame darte un poco de historia. En nuestro muy completo libro de texto de Química en 11 ° grado, tuvimos un capítulo completo sobre la estructura del átomo. Estudiamos todos los modelos más antiguos, eliminando lentamente los inconvenientes y finalmente llegamos a …

Sí, finalmente llegamos al hecho de que es científicamente imposible determinar la estructura exacta del átomo. Esto fue respaldado por el Principio de incertidumbre de Heisenberg (Sí, el nombre de la calle del tipo Walter White está inspirado)

Entonces, esto básicamente establece que existe un cierto grado de incertidumbre al determinar la posición y la velocidad simultáneamente de un objeto en movimiento en particular. Esto se debe a que solo podemos ver los objetos al ver la luz reflejada y la luz, que es una forma de energía, impartirá algo sobre el objeto, cambiando así su velocidad.

Esto tiene un gran impacto solo en las partículas subatómicas, donde la energía de la luz es suficiente para crear un cambio en su velocidad.

Por ahora tenemos distribuciones de probabilidad que nos pueden indicar posibles ubicaciones de electrones que orbitan el núcleo.

Answer 13

Hace 20 años, cuando estaba educando en casa a nuestra hija mayor, una vez hizo esta pregunta, más o menos. Resolví la siguiente respuesta:

El espacio habitable de nuestra casa de 3 pisos es aproximadamente cúbico, de 25 a 30 pies de lado (9 m). Si nuestra casa fuera un átomo, su núcleo sería un grano de cuscús seco de 1 mm, flotando en el medio de nuestro pasillo del segundo piso.

Answer 14

Aquí están las respuestas de Quora a preguntas similares ¿Cuáles son algunas de las mejores imágenes reales de átomos y moléculas reales?

Answer 15

Creo que la respuesta real es un poco diferente a las mencionadas hasta ahora. Esto menciona si un átomo regular fue agrandado. Por un lado, la fuerza nuclear fuerte y débil ya no se aplicaría, ya que solo trabajan en distancias extremadamente pequeñas y el átomo no pudo mantenerse unido. La cantidad de energía ahora macroscópica que mantiene unidos a los átomos probablemente se convertiría en una explosión. Si eso no explota, entonces los electrones macroscópicos que se acercan a la velocidad de la luz y vuelan tan pronto como el núcleo se desmorona lo haría.

Answer 16

Recuerdo haber leído de varias fuentes cuando era más joven que agrandar un átomo a “tamaño natural” extendería las capas de electrones a varios miles de millas de distancia (espero que permita algún margen de error en eso). La distancia real desde el núcleo de un átomo a sus electrones es relativamente grande.

Answer 17

Creo que debido al Principio de incertidumbre de Heisenberg no podemos saber cómo se ve uno, porque cuando tratamos de mirar, perturbamos el átomo. Cuanto más miras, menos ves realmente.