Explicando o Universo - Parte IV

3 - A força eletromagnética:

É fato que a maior parte da matéria é constituída de espaços vazios, conforme prediz o modelo atômico clássico, de acordo com as distâncias entre prótons e nêutrons em relação aos elétrons.

Todos os animais e plantas, além dos objetos, possuem massas e estão sujeitos à força gravitacional do planeta Terra.

O que impede que sejamos todos aglomerados em torno do núcleo terrestre em uma única massa disforme?

O que mantém nossos corpos coesos?

O que impede que um bloco de madeira atravesse uma mesa por entre esses espaços vazios?

A resposta a todas essas perguntas é a existência de outro tipo de interação entre os corpos: a força eletromagnética. Esta força é menos de 1% da força nuclear forte, mas, como a gravidade, ela tem alcance infinito. Entretanto, diferentemente da gravidade, o eletromagnetismo tem propriedades tanto atrativas quanto repulsivas que podem se combinar de forma cancelarem uma à outra.

Os estudos dos efeitos da força eletromagnética no final do século XVIII se ampliaram e houve a tentativa de explicar os mecanismos de interação entre os corpos.

Charles Augustin de Coulomb e Henry Cavendish observaram as substâncias eletricamente carregadas e os ímãs, estabelecendo, assim, as leis empíricas que regiam seu comportamento e que indicavam uma possível relação entre aquelas forças.

A relação entre magnetismo e eletricidade (eletromagnetismo) finalmente foi descoberta em 1820 quando Hans Christian Oersted ao aproximar uma bússola de um fio que unia os dois polos de uma pilha elétrica, verificou que a agulha imantada em vez de apontar para o Norte, orientava-se perpendicularmente ao condutor elétrico.

Ampère, pesquisando sobre correntes elétricas, expôs uma teoria que afirmava a existência de partículas elementares que se deslocavam no interior das substâncias e que este deslocamento poderia ser a causa dos efeitos magnéticos. Porém, apesar da busca, jamais encontrou as tais partículas.

Durante o século XIX Michael Faraday e James Clerk Maxwell continuaram os trabalhos de seus antecessores nas descobertas das leis que regem a força eletromagnética, o eletromagnetismo e a eletrodinâmica.

Segundo Faraday as linhas de força eram criadas pela presença mútua dos objetos entre si. Introduziu neste momento a ideia de campo de força, onde uma carga elétrica móvel produz perturbações eletromagnéticas em volta de si e estas são linhas de campo que interam com outra carga próxima.

James Clerk Maxwell desenvolveu matematicamente o modelo dos campos de força que vieram a alterar a visão de que forças agiam sob uma espécie de controle remoto.

Joseph John Thomson, seguindo as ideias e teorias matemáticas de seus antecessores, observando em 1897 os desvios dos feixes de raios catódicos na presença de um campo elétrico, acabou por deduzir a existência de uma partícula chamada elétron.

A força eletromagnética é um tipo de interação que envolve diretamente as seguintes partículas elementares: prótons e elétrons. Mas é importante destacar que, de uma forma ou de outra, essa interação atinge todas as outras partículas conhecidas, com exceção do gráviton e do neutrino.

Onde a gravidade é sempre atrativa, o eletromagnetismo vem em duas cargas: positiva e negativa. Duas coisas negativas ou positivas irão repelir uma à outra, mas uma positiva e outra negativa irão atrair-se. Esta propriedade pode ser facilmente demonstrada com ímãs: dois pólos idênticos irão se repelir, mas dois pólos opostos irão se atrair.

Este é o princípio que mantém os átomos juntos: o núcleo com carga positiva e os elétrons com carga negativa atraem-se. Também é este o princípio do tamanho atômico: mas elétrons têm uma força repulsiva maior, assim átomos com mais elétrons são maiores por causa da repulsão mútua dos elétrons.

De forma similar, átomos com núcleos maiores e o mesmo número de elétrons são menores por que exercem uma força de atração maior aos elétrons.

A partícula mediadora da força eletromagnética é o fóton (uma forma de descrever a luz como partículas indivisíveis). O fóton é uma partícula sem massa que logicamente (já que a luz é uma manifestação do eletromagnetismo) viaja na velocidade da luz (299 792 458 m/s ou 299.972 km/s).

Qualquer objeto ou corpo com carga elétrica emite e absorve luz (fótons), que é responsável pela transmissão da força eletromagnética. Tal constatação nos permite afirmar que a força eletromagnética entre dois corpos não é transmitida instantaneamente - e, sim, na velocidade da luz.

Em física, um fóton é uma partícula elementar, o quantum da interação eletromagnética, a unidade básica da luz e de todas as outras formas de radiação eletromagnética.

Também é a transportadora para que ocorra a força eletromagnética. Os efeitos dessa força são facilmente observáveis, tanto a nível microscópico e macroscópico, uma vez que o fóton não tem massa de repouso, fato este que permite interações em longas distâncias.

Como todas as partículas elementares, os fótons são regidos pela mecânica quântica e expõem a dualidade onda-partícula, ou seja, exibem propriedades de ambas, tanto de ondas, quanto de partículas.

Por exemplo, um único fóton pode ser refratado pela lente, ou com interferência de ondas de exposição em si, mas também pode agir como uma partícula que dá um resultado definitivo, quando o impulso quantitativo é medido.

A força eletromagnética faz com que objetos com cargas opostas se atraiam e objetos com cargas iguais venham a se repelir. Muitas forças do cotidiano, como a força de atrito, e até mesmo o magnetismo, são causadas pela força eletromagnética.

Um dos principais efeitos dessa força é possibilitar a existência dos átomos. Os elétrons, diminutas partículas com carga elétrica negativa, circulam o núcleo atômico atraídos pelos prótons (com carga elétrica positiva) existentes no núcleo atômico.

Os elétrons existentes nos átomos interagem com outros e, por meio dessa interação, fazem com que ocorram as ligações químicas, formando moléculas que podem se tornar estruturas complexas, como por exemplo, cadeias de DNA e proteínas e, portanto confere as condições para que a vida possa se formar.

Assim, a força eletromagntica é a responsável pelas ligações químicas que descreveremos a seguir.

A ligação química:

Quando dois átomos entram em contato, o fazem a través das fronteiras das suas eletrosferas, ou seja, de suas últimas camadas. Isso faz pensar que a última camada de um átomo é a que determina as condições de formação das ligações químicas.

Em 1868, Kekulé e Couper, propuseram a utilização do termo valência para explicar o poder de combinação de um átomo com outros. A valência de um dado elemento é que determina as fórmulas possíveis ou não de compostos formados por ele.

A primeira situação seria entender por que dois ou mais átomos se ligam, formando uma substância simples ou composta.

Na natureza, os únicos átomos que podem ser encontrados no estado isolado (moléculas monoatômicas) são os gases nobres devido a este fato, pensou-se que os demais átomos se ligariam entre si tentando alcançar a configuração eletrônica do gás nobre mais próximo deles na tabela periódica. Vale saber que todos os gases nobres, com exceção do He, possuem 8 elétrons em sua última camada da eletrosfera.

Esta maneira de pensar a ligação entre os átomos passou a ser conhecida por Teoria do Octeto, e foi proposta por Kossel e Lewis no início do século XX.

Baseado nessa idéia, a valência de um átomo passou a ser vista como a quantidade de elétrons que um átomo deveria receber, perder ou compartilhar para tornar sua última camada (camada de valência) igual a do gás nobre de número atômico mais próximo.

A ligação química é uma atração entre os átomos ou moléculas que permite a formação de compostos químicos, formados por dois ou mais átomos.

A ligação química ocorre devido à atração causada pela força eletromagnética entre cargas opostas, ou entre elétrons e núcleos, ou como resultado de uma atração dipolo. A força das ligações varia consideravelmente, existem "laços fortes", tais como ligações covalentes ou iônico e "ligações fracas", como interações dipolo-dipolo, a força de dispersão de London e pontes de hidrogênio.

Uma vez que cargas opostas se atraem por uma força eletromagnética simples, os elétrons carregados negativamente que orbitam o núcleo e os prótons com carga positiva dentro do núcleo atraem-se mutuamente. Um elétron posicionado entre dois núcleos será atraídos para os dois.

Assim, a configuração mais estável entre núcleos e elétrons é aquela na qual os elétrons passam mais tempo entre estes núcleos, que em qualquer outro lugar no espaço.

Estes elétrons fazem com que os núcleos sejam atraídos um pelo outro, e esta atração acaba por resultar na ligação química.

No entanto, esta construção não pode colapsar-se a um tamanho ditado pelos volumes dessas partículas individuais.

Devido à natureza ondulatória e de matéria dos elétrons e sua pequena massa, estes ocupam uma quantidade muito maior de volume em comparação com os núcleos atômicos, sendo que este volume ocupado pelos elétrons mantém os núcleos atômicos relativamente distantes entre si, em comparação com seus tamanhos.

Em geral, a forte ligação química está associado com o compartilhamento ou a transferência de elétrons entre os átomos participantes.

Moléculas, cristais e gases diatômicos e de fato a maior parte do ambiente físico em torno de nós, tudo é mantido junto por ligações químicas, que determinam a estrutura da matéria.


Tipos de ligações químicas:

1 - A ligação iônica ocorre com a formação de íons. A atração entre os átomos que formam o composto é de origem eletrostática. Sempre um dos átomos perde elétrons, enquanto o outro recebe. O átomo mais eletronegativo arranca os elétrons do de menor eletronegatividade. Ocorre entre metais e não metais e entre metais e hidrogênio.

Uma ligação iônica é um tipo de ligação química que envolve um metal e um íon de metalóide (ou íons poliatômicos, como amônia) através da atração eletrostática. Em suma, é um vínculo formado pela atração entre dois íons de carga oposta.

O metal doa um ou mais elétrons, formando íons carregados positivamente (cátion) com configuração eletrônica estável.

Estes elétrons em seguida, entram no não-metal fazendo com que ele forme um íon com carga negativa (ânion) que também tem uma configuração eletrônica estável. A atração eletrostática entre os íons de carga oposta faz com que eles se juntem e formem uma ligação.

Os compostos iônicos no estado sólido formam estruturas em retículo. Os dois principais fatores na determinação da forma reticular são as cargas relativas e os tamanhos relativos dos íons.

Para um composto sólido cristalino iônico a variação de entalpia na formação de um sólido a partir de íons gasosos é denominada a energia Reticular. A energia reticular de um sólido iónico é uma medida da força das ligações para os compostos iônicos.

2 - A ligação metálica é a que ocorre entre os átomos de metais. Os átomos dos elementos metálicos apresentam forte tendência a doarem seus elétrons de última camada.

Quando muitos destes átomos estão juntos em um cristal metálico, estes perdem seus elétrons da última camada. Forma-se então uma rede ordenada de íons positivos mergulhada num mar de elétrons em movimento aleatório. Caso se aplique um campo elétrico a um metal, orientamos o movimento dos elétrons numa direção preferencial, ou seja, geramos uma corrente elétrica.

A ligação metálica é a interação eletromagnética entre os elétrons deslocalizados, os elétrons de condução chamados e reunidos em um "mar de elétrons ", e com os núcleos metálicos, no interior da estrutura dos metais.

Entendida como a partilha "livre" de elétrons entre um retículo de íons carregados positivamente (cátions), a ligação metálica é muitas vezes comparada com a de sais fundidos.

No entanto, essa visão simplista somente é válida para poucos metais. Em uma visão mais da mecânica quântica, os elétrons de condução dividem sua densidade igualmente sobre todos os átomos que se comportam como entidades neutras. A ligação metálica é a resposta para muitas propriedades físicas dos metais, como força, maleabilidade, ductilidade, condutividade térmica e elétrica, opacidade e brilho.

3 - Ligações covalentes:

Existem três tipos de substâncias covalentes:

- moléculas individuais. Moléculas individuais têm fortes ligações que mantêm os átomos unidos, mas também há forças insignificantes de atração entre estas moléculas.Estas substâncias covalentes são gases, como por exemplo, HCl, SO2, CO2 e CH4.

- estruturas moleculares. Em estruturas moleculares existem forças de atração fracas. Estas substâncias covalentes são líquidos de baixa temperatura de ebulição (como o etanol), e baixa temperatura de fusão de sólidos (como o iodo eo CO2 sólido).

- estruturas macromoleculares. As estruturas macromoleculares têm um grande número de átomos ligados em cadeias ou em folhas (como o grafite), ou em estruturas tridimensional (tais como diamantes e quartzo). Estas substâncias têm ponto de fusão e de ebulição altos.

As ligações covalentes dividem-se em:

3.1 - A ligação covalente simples é ligação que ocorre quando os dois átomos precisam adicionar elétrons em suas últimas camadas. Somente o compartilhamento é que pode assegurar que que estes átomos atinjam a quantidade de elétrons necessária em suas últimas camadas.

Cada um dos átomos envolvidos entra com um elétron para a formação de um par compartilhado, que a partir da formação passará a pertencer a ambos os átomos. Ocorre entre não metais e não metais, não metais e hidrogênio e entre hidrogênio e hidrogênio.

Vale saber que o hidrogênio possui somente uma camada contendo um único elétron, compartilhando 1 elétron, atinge a quantidade necessária para a camada K, que é de dois elétrons. Os elétrons compartilhados passam a ser contados para as eletrosferas dos dois átomos participantes da ligação.

A existência de algumas moléculas não pode ser explicada simplesmente através da ligação covalente simples.

3.2 - Para estes casos foi formulada a teoria da ligação covalente coordenada ou dativa. Neste tipo de ligação, um dos átomos que já estiver com última camada completa colabora com os dois elétrons do par compartilhado.

Este par de elétrons apresenta as mesmas características daquele da ligação covalente simples. A única diferença é a origem dos elétrons, que é somente proveniente a partir de um dos átomos participantes da ligação. Os elétrons do par passam a pertencer a ambos os átomos participantes. A ligação covalente coordenada é representada por uma seta que se origina no átomo doador e termina no átomo receptor.

3.3 - Em físico-química, força de van der Waals, em homenagem a cientista holandês Johannes Diderik de van der Waals, é a força atrativa ou repulsiva entre as moléculas (ou entre as partes da mesma molécula) do que os outros devido ao covalente obrigações ou a interação eletrostática de íons de um com o outro ou com moléculas neutras.

O termo inclui:

força entre dipolo permanente e um dipolo induzido correspondente;

Na física, existem dois tipos de dipolos:

- Um dipolo elétrico que é uma separação de cargas positivas e negativas. O mais simples exemplo é um par de cargas elétricas de igual magnitude mas de sinal oposto, separadas por uma certa distância (geralmente pequeno). Um dipolo elétrico permanente é chamado de eletreto.

- Um dipolo magnético que é um circuito fechado de corrente elétrica. Um exemplo simples disso é um circuito único de fio com algum fluxo de corrente constante através dele.

Muitas moléculas têm esses momentos de dipolo devido à distribuição não uniforme das cargas positivas e negativas sobre os átomos diferentes. Tal é o caso com os compostos polares, como hidróxido (OH-), onde a densidade de elétrons é compartilhado de forma desigual entre os átomos.

Uma molécula com um momento de dipolo permanente é chamado de uma molécula polar. A molécula é polarizada quando leva um dipolo induzido. O físico-químico Peter JW Debye foi o primeiro cientista a estudar dipolos moleculares extensivamente, e, como conseqüência, os momentos de dipolo são medidos em unidades de Debye nomeado em sua honra.

No que diz respeito a moléculas, existem três tipos de dipolos:

dipolos permanentes: Isto ocorre quando dois átomos de uma molécula substancialmente eletronegatividade diferentes: Um átomo atrai mais elétrons que o outro, tornando-se mais negativo, enquanto o outro átomo torna-se mais positiva.

dipolos instantâneos: Esses podem ocorrer devido ao acaso quando os elétrons que estar mais concentrado em um único lugar de outro em uma molécula, criando um dipolo temporário.

dipolos induzidos: Estes podem ocorrer quando uma molécula com um dipolo permanente repele elétrons outra molécula, "induzindo" um momento de dipolo em que molécula. Veja atração induzido-dipolo.

3.4 - forças instantâneas induzidas forças dipolo-dipolo (força de dispersão de London - LDF).

São forças intermoleculares entre moléculas apolares. Seu nome é em homenagem ao físico alemão-americano Fritz London, sendo também conhecida por forças instantânes de polarização quântica induzidas.

São forças fracas intermoleculares que surgem a partir das forças de interação entre moléculas multipolos temporárias, sem momentos permanete multipolares. As forças de dispersão de London também são conhecidas como forças de dispersão, forças de London ou dipolo-dipolo induzido.

As forças de London pode ser exibidas por moléculas apolares, porque a densidade de elétrons se move sobre uma molécula probabilisticamente (ver teoria da mecânica quântica de forças de dispersão).

Há uma grande chance de que a densidade de elétrons não será distribuído uniformemente ao longo de uma molécula apolar.

Quando os elétrons são distribuídos de forma desigual, ocorre uma multipolares temporária. Esta multipolaridade irá interagir com outros multipolos próximos e induzir uma polaridade temporária, similar em moléculas vizinhas. As forças de London também estão presentes em moléculas polares, mas são apenas uma pequena parte da força de interação total.

A densidade de elétrons em uma molécula pode ser redistribuída por proximidade para outro multipolo. Os elétrons irão se reunir do lado de uma molécula que encara uma carga positiva sendo que esta parte da molécula ficará com carga negativa.

Assim, um multipolo transitório pode ser produzido por uma molécula polar próxima, ou mesmo por um multipolos transiente em uma outra molécula apolar.

3.5 - A ligação dobrada, também conhecido como ligação banana, é um termo em química orgânica que se refere a um tipo de ligação química covalente com uma geometria que se parece um pouco com a de uma banana.

O próprio termo é uma representação geral da densidade de elétrons ou de configuração semelhante a uma estrutura "dobrada" dentro de moléculas de pequenos aneis, tais como ciclopropano (C3H6) ou como uma representação de ligações duplas ou triplas em um composto que é uma alternativa para o orbital sigma e modelo ligação pi.

Um orbital atômico é uma função matemática que descreve o comportamento ondulatório do elétron ou um ou de um par de elétrons de um átomo.

Esta função pode ser usada para calcular a probabilidade de encontrar qualquer elétron de um átomo em qualquer região específica em torno do núcleo do átomo. Estas funções podem servir como um gráfico tridimensional com a localização provável de um elétron.

O termo pode, portanto, se referir diretamente à região física definido pela função onde é provável que o elétron esteja. Especificamente, orbitais atômicos são os possíveis estados quânticos de um elétron individual no grupo de elétrons em torno de um único átomo, tal como descrito pela função orbital.

Neste tipo especial de ligação química o estado de hibridação ordinária de dois átomos que formam uma ligação química são alterados com maior ou menor caráter do s-orbital, a fim de acomodar uma particular geometria molecular. As ligações dobradas são encontrados em compostos orgânicos, tais como o ciclopropano.

3.6 - A ligação de três centros e dois elétrons é uma ligação química de elétron deficiente onde três átomos compartilham dois elétrons.

A combinação de três orbitais atômicos forma três orbitais moleculares: uma ligante, um não ligante e um com anti-ligante. Os dois elétrons entram no orbital de ligação, resultando em um efeito de ligação em rede e passa a constituir uma ligação química entre os três átomos.

Em muitas ligações comuns deste tipo, o orbital de ligação é deslocado para dois dos três átomos, em vez de ser distribuído igualmente entre todos os três. O exemplo mais simples de uma ligação 3c-2e está no cátion tri-hidrogênio, o + H3.

3.7 - A ligação aromática: Em química orgânica, algumas configurações de elétrons e orbitais inferem estabilidade extra para uma molécula.

Isso ocorre quando orbitais π se sobrepõem e se combinam com outros, em diferentes centros atômicos, formando uma grande gama de ligações. Para uma molécula ser aromática, deve obedecer a regra de Hückel, onde o número de elétrons π ajusta a fórmula 4n + 2, onde n é um inteiro.

As ligações envolvidas na aromaticidade são todas planares. No benzeno, um composto aromático típico, 18 (n = 4) se ligam os elétrons de conectados a 6 átomos de carbono para formar uma estrutura em anel planar.

A ordem de ligações "(número médio de ligações) entre os átomos de carbono diferentes pode ser considerada (18 / 6) / 2 = 1.5, mas nesse caso as ligações são todas idênticas do ponto de vista químico.

Elas, às vezes, pode ser escritas como ligações simples alternando com ligações duplas, mas a visão de todas as ligações-anel sendo como equivalentes a cerca de 1,5 ligações, está muito mais próximo da verdade.

No caso dos compostos aromáticos heterocíclicos e benzenos substituídos, as diferenças de eletronegatividade entre as diferentes partes do anel pode dominar o comportamento das ligações químicas em anéis aromáticos, que de outra forma são equivalentes.


O campo eletromagnético:

Um campo eletromagnético é uma área física produzida por objetos eletricamente carregados que afeta o comportamento de objetos carregados em seus arredores. O campo eletromagnético se estende indefinidamente ao longo do espaço e descreve a interação eletromagnética.

O campo pode ser visto como a combinação de um campo elétrico e campo magnético. O campo elétrico é produzido por taxas fixas (por exemplo uma carga), e o campo magnético é produzido por cargas em movimento (correntes), e, em conjunto, são descritos como fontes do campo eletromagnético.

A maneira em que cargas e correntes interagem com o campo eletromagnético é descrito pelas equações de Maxwell e a lei de Lorentz.

O campo eletromagnético pode ser compreendido de uma forma mais usual: experimentos revelam que em algumas circunstâncias a transferência de energia electromagnética é melhor descrita como sendo levada em 'pacotes' ou 'pedaços' chamado quanta ou fótons com uma freqüência fixa.

A relação de Planck conecta a energia E de um fóton a sua freqüência ν através da equação:

E = hν

onde h é a constante de Planck, e ν é a freqüência do fóton.

A luz do sol é a principal fonte de energia para a Terra. A radiação eletromagnética abrange praticamente todos os aspectos da vida.

A radiação eletromagnética consegue se propagar no vácuo ou na matéria. É composta por componentes do campo elétrico e magnético, que oscilam em fase perpendiculares entre si e perpendiculares à direção de propagação da energia.

A radiação eletromagnética é classificada em vários tipos de acordo com a freqüência de suas ondas, o que é dado pelo espectro eletromagnético, em uma maneira simplificada conforme segue abaixo:

ondas de rádio;

microondas;

radiação infravermelha;

luz visível;

radiação ultravioleta;

raios-X;

raios gama;

Uma pequena janela e um pouco variável de freqüências é percebida pelos olhos de vários organismos, o que é o que é chamado de espectro visível.

O fóton como visto anteriormente, é o quantum da interação eletromagnética ea unidade de base "de luz e todas as outras formas de radiação eletromagnética e também é a transportadora para forçar a força eletromagnética.

Dessas radiações eletromagnéticas, a que nos interessa são so raios gama.

A radiação gama, também conhecida como raios gama (denominado γ), é a radiação eletromagnéticas de alta freqüência (comprimento de onda muito curto), produzida por interações de partículas sub-atômicas, como a aniquilação elétrons-pósitrons, decaimento do píon neutro, decaimento radioativo, fusão e fissão nuclear ou efeito Compton inverso em processos astrofísicos.

Os raios gama são produzidos frequentemente ao lado de outras formas de radiação, tais como alfa ou beta.

Quando um núcleo emite uma partícula α ou β, o núcleo filho, às vezes, é deixado em um estado excitado, absorvendo um fóton. Ele pode, então, saltar para um estado de menor energia, emitindo um raio gama (um fóton de alta energia). Da mesma forma, um elétron atômico pode saltar para um estado de menor energia, emitindo luz infravermelha, visível ou luz ultravioleta.

Os raios gama, raios X, luz visível e ondas de rádio são todas as formas de radiação eletromagnética. A única diferença é a freqüência e, portanto, a energia dos fótons. Os raios gama são os mais energéticos.

Por que ocorre o decaimento de núcleos?

Os prótons e nêutrons que constituem os núcleos, bem como outras partículas que podem aproximá-los, são regidas por diversas interações. Como vimos anteriormente, a força nuclear forte é a força mais poderosa para distâncias subatômicas.

A força eletrostática é quase sempre significativa, e, no caso do decaimento beta, é a força nuclear fraca que está envolvida, em conjunto com aquela.

A interação dessas forças produz um número de diferentes fenômenos em que a energia pode ser liberada por um rearranjo das partículas. Algumas configurações das partículas em um núcleo têm a propriedade de que, se elas mudarem ligeiramente, estas partículas podem reorganizar-se em um arranjo de menor energia e liberar o excedente.

Assim, uma perturbação, pode criar um atalho para um estado de maior entropia, ou seja, a energia total será distribuída ao longo de um maior número de estados quânticos (e a famosa "desordem", como será, pela "n"-ésima vez explicado mais adiante).

Dessa forma, a energia total não muda neste processo, mas devido à segunda lei ( lei da entropia), alcança-se o estado com o maior número de maneiras em que a energia disponível poderá ser distribuída.

Tal colapso (um evento de decaimento) requer uma energia de ativação específica. No caso de um núcleo atômico animado, a perturbação arbitrariamente pequena vem de flutuações do vácuo quântico. Um núcleo radioativo (ou qualquer outro sistema animado na mecânica quântica) é instável, e pode, assim, espontaneamente, estabilizar-se indo em direção a um sistema menos excitado.

A transformação resultante altera a estrutura do núcleo e resulta na emissão de fótons ou de uma partícula de alta velocidade que tem massa (como um elétron, partícula alfa, ou outro tipo). É o que denominamos de decaimento radioativo.

Assim, é graças à força eletromagnética que temos a geração da luz, assim como das demais formas de radiação eletromagnética como os raios X e raios gama.

É também graças à força eletromagnética que a matéria, de uma maneira geral, parece ser tão compacta. Na realidade, as distâncias relativas entre as partículas que compõem a matéria são tão grandes, que se não fosse a força eletromagnética, poderíamos atravessar sem dificuldades uma grossa parede de concreto.

É também devido a esta força que as moléculas se formam e que há a possibilidade de as reações químicas ocorrerem, sendo que, por meio de seus mecanismos de reações e devido às seguintes propriedades:

periódicas (são aquelas que crescem e decrescem em intensidade à medida que aumenta o número atômico).Entre as propriedades periódicas temos: raio atômico, energia de ionização, eletroafinidade, eletronegatividade, densidade, temperatura de fusão e ebulição e volume atômico;

aperiódicas (propriedades cujos valores só aumentam ou só diminuem com o número atômico, são propriedades que não se repetem em ciclos ou períodos) dos elementos. Como exemplos de propriedades aperiódicas temos: calor específico, índice de refração, dureza e massa atômica. É válido ressaltar que a massa atômica sempre aumenta de acordo com o número atômico do elemento, e não diz respeito à posição deste elemento na Tabela.

São estas propriedades, apresentadas na tabela periódica dos elementos que possibilitam transformar uma substância em outra e termos a gama enorme de substâncias espalhadas por todo o Universo.

Estas reações podem mesmo possibilitar a química para que a vida aconteça, permaneça e evolua, conforme ocorre com a presença de aminoácidos em cometas, compostos orgânicos em meteóros e formação de produtos orgânicos até mesmo em nebulosas, tendo como catalisadores a radiação ultravioleta, o calor e mesmo raios em nuvens planetárias.