El principio de exclusión explicado con urinarios

El principio de exclusión de Wolfgang Pauli nos dice que dos electrones en un mismo átomo no pueden tener todos sus números cuánticos iguales. ¿Y qué significa eso? Aquí es donde entran los urinarios. En un centro comercial construido en la época dorada del ladrillo, un constructor un poco garrulo decidió poner un solo baño y con unas características especiales: la distancia entre los grupos de urinarios era inmensa, pero le daba la oportunidad de poner anuncios con las innumerables promociones de pisos de lamentable calidad, ridículo tamaño y exorbitante precio que tenía en venta. Así que los clientes no tenían más remedio que pasar por interminables pasillos de promociones fraudulentas para liberarse de su agüita amarilla y, si había suerte, saldrían con una hipoteca de por vida.

La distribución de los urinarios que se encontraban en el baño de la sección Neón era la siguiente:

Y esos rayos que aparecen en medio tío, ¿es un baño tuneao?—No Johny, eso quiere decir que hay mucha distancia entre urinarios, quiere decir que hay un corte para ver el baño entero.

—Y esos rayos que aparecen en medio, tío, ¿es un baño tuneao?
—No, Johny, no son rayos, eso quiere decir que hay mucha distancia entre urinarios, así que simboliza que hay más distancia de la que se ve en la imagen. Recuerda que el vil constructor corrupto tenía montones de promociones que anunciar.

Ahora es cuando nos ponemos serios, porque los hombres cuando entramos en un baño tenemos una serie de reglas no escritas pero universalmente aceptadas:

1. Cuando se entra a un servicio público y está vacío, siempre se elegirá un urinario cercano; ante todo somos vagos y no queremos gastar demasiada energía.

2. Cuando entra otra persona, siempre elegirá el urinario más alejado de las personas que ya se encuentran en el baño, intentando dejar urinarios libres a los lados.

3. Si no existen urinarios libres de un vecino meón, se escogerá el más cercano existente, pero siempre se mirará hacia una pared cercana o hacia abajo, nunca hacia un urinario vecino ocupado. Como diría Gandalf:

nopuedesmirar

El Balrog miró y ya sabéis lo que le hizo el viejo.

Veamos qué sucede con el primer sujeto que entra al baño:

urinario_1

No seáis mal pensados, la flecha es una indicación de hacia donde mira…

Parece bastante lógico, ha entrado al baño y rápidamente se ha colocado en el primer urinario. Con el segundo sujeto tenemos un problema, y es que nuestro pérfido constructor nos lo ha puesto difícil y hay mucha distancia entre los grupos de urinarios. La regla 2 muchas veces es condicionada por nuestras urgentes ganas de descarga y nuestra lamentable vagancia, así que el segundo sujeto se queda en el urinario 2, pero por supuesto mirando hacia la pared B, mientras el sujeto 1 mira hacia la pared A. Así podemos tener este grupo de urinarios ocupados sin que haya una excesiva molestia para nuestros mingitadores.

urinario_2

La 3ª y 4ª persona que entran al baño tendrán que andar un buen trecho rodeados de promociones inmobiliarias fraudulentas, pero finalmente alcanzarán los urinarios 2s y, al igual que antes, cada uno mirará hacia la pared cercana. Digamos que la persona 3 tiene un spin de cuello en el sentido de las agujas del reloj y la persona 4 en el sentido contrario a las agujas del reloj.

urinario_3

Hemos puesto nombre a los grupos de urinarios para que sea más sencillo referirnos a ellos. Los 6 siguientes electrones, perdón personas, tendrán que llegar a su grupo de urinarios que hemos llamado 2p. Veamos ahora qué pasará a medida que llegan:

urinario_4

Fijaos que al llegar los dos primeros electrones, digo personas, se han colocado cada uno en lo que podríamos llamar un grupo de urinarios con orientación diferente, evitando así la incomodidad de tener un meón al lado. A esta forma de comportamiento se le denomina regla de Hund del urinario público; Hund era una persona de meada tímida que siempre buscaba algo de soledad cuando necesitaba aliviarse.

Como veis, uno a uno los electrones han ido ocupando los niveles más bajos de energía, pero siempre evitando ocupar los mismos orbitales mientras hubiera hueco en el mismo nivel atómico. Finalmente, todos los niveles están completos y tenemos el baño Neón en su configuración estándar completa.

¿Y qué son los números cuánticos de los que hablábamos al principio? Pues bien, cuando nos referíamos a los números cuánticos en el principio de exclusión de Pauli, nos referimos a los siguientes números:

  • n, número principal o nivel del orbital. Simplificando: indica la distancia del orbital al núcleo. En el orbital 1s sería 1, en el 2s y el 2p es el 2.
  • l, momento angular orbital. Denota la forma del orbital, en nuestro caso sería la letra que va después del número. Cuando tenemos un momento angular orbital s o cero solo tendremos un orbital, con p=1 tendremos tres orbitales distintos:

    Es-Orbitales_p

    Solemos ver dibujos del átomo con bonitas órbitas circulares alrededor del núcleo, pero la realidad es que los orbitales son volúmenes en los que existe la posibilidad de encontrar al electrón que ocupa el mismo.

  • m_l, el número magnético nos indica la orientación del orbital. En nuestro caso puede verse cómo los 3 orbitales del nivel p tienen distinta orientación; en la imagen de arriba podéis ver cuál es la orientación de estos orbitales en un átomo.
  • m_s, por último tenemos el spin del electrón. El spin indica la dirección de giro del electrón que puede ser en sentido horario o anti-horario. En un mismo orbital puede haber dos electrones siempre que tengan un spin distinto.

Lo que hemos aplicado en nuestro escatológico ejemplo es lo que se denomina el principio de construcción, que se basa en el principio de exclusión de Pauli y en la regla de Hund. Y lo que hemos construido es la ocupación de los orbitales de un átomo de Neón en su estado fundamental. Con estas reglas podemos obtener el estado elemental de toda la tabla periódica y, lo que es más importante, la ocupación de su último nivel o nivel de valencia.

Y por último, recordad que nunca hay que variar el spin y mirar hacia el otro urinario, porque puedes llevarte una desagradable sorpresa y volver deprimido a casa.

 

urinarios

Mi sentido arácnido me dice que … ¡¿PERO ESTO QUÉ ES?!

Esta entrada participa en el XXIII Carnaval de la Química alojado en el blog molesybits.

Captura de pantalla 2013-02-27 a la(s) 23.18.39

Más información

– Principios de química. 3ª edición. Atkins, Jones.

y que conste que no soy el primero que explica conceptos científicos con urinarios o cosas parecidas, ya se adelantaron los Toreros Muertos de Pablo Carbonell enseñándonos el ciclo del agua:

sí, el zombi es muy viejuno y conoce estas canciones de primera mano

Anuncios

Publicado el 17 marzo, 2013 en Carnaval de química, Ciencia gamberra, Física básica y etiquetado en , , , , . Guarda el enlace permanente. 14 comentarios.

  1. ¡Tú estás muy mal! Aunque con entradas así sólo podemos bendecir tu locura. Este artículo, además de pedagógico, es hilarante, me ha encantado. Creo que utilizaré tu analogía en mis clases :-p

    Gracias por participar en el XXIII Carnaval de la Química.

  2. no cuela. eso del principio de exclusión de Pauli jamas ha interesado a nadie.
    y quién mea en urinarios?¿ pudiendo hacerse en la calle

  3. Divertido, ingenioso, alucinante, riguroso, original…se me acaban los adjetivos…Tienes un don para divulgar y lograr que la gente lo pase teta aprendiendo. Gracias por regalarnos esta joya ;-D

    • Gracias! yo estoy un poco alucinado, esto era un chiste malo que se me ocurrió en el curro y ha tenido más visitas en un día que el blog entero en meses XD Y el pobre Chadwick ahí olvidado entre urinarios y juegos, es como el neutrón, una partícula que pasa inadvertida

  4. Ismael Rinaudo

    La práctica hace al maestro; el ejemplo, al didacta; la elocuencia, al pedagogo. Tú eres la total convergencia, en el centro cero, de “este” tensor antisimétrico … que, como verás, es de Cauchy … ¡más, que la luz; genio! … ¡Y, encima, con dibujitos a escala! Esta página quedará en mi recuerdo, “for ever”. Irá, directo, a mi “libro de las anécdotas” … ¡inolvidable!

  1. Pingback: Bitacoras.com

  2. Pingback: El principio de exclusión explicado con urinarios

  3. Pingback: El principio de exclusión explicado con urinarios | My Daily Feeds

  4. Pingback: El principio de exclusión explicado con urinarios | Universo y Física Cuántica | Scoop.it

  5. Pingback: Nueva temporada | El zombi de Schrödinger

  6. Pingback: Un vistazo rápido al Modelo Estándar de Física de Partículas | Acelerando la Ciencia

¡Un comentario para un ex-leproso!

Introduce tus datos o haz clic en un icono para iniciar sesión:

Logo de WordPress.com

Estás comentando usando tu cuenta de WordPress.com. Cerrar sesión / Cambiar )

Imagen de Twitter

Estás comentando usando tu cuenta de Twitter. Cerrar sesión / Cambiar )

Foto de Facebook

Estás comentando usando tu cuenta de Facebook. Cerrar sesión / Cambiar )

Google+ photo

Estás comentando usando tu cuenta de Google+. Cerrar sesión / Cambiar )

Conectando a %s

A %d blogueros les gusta esto: