Op kleine schaal bestaat alles uit atomen.Waarom kunnen objecten dan verschillende kleuren hebben?en waarom zijn sommige objecten zacht en andere hard?
Op kleine schaal bestaat alles uit atomen.Waarom kunnen objecten dan verschillende kleuren hebben?en waarom zijn sommige objecten zacht en andere hard?
Niet alle atomen zijn hetzelfde.Uranium is heel anders dan waterstof en gedraagt zich heel anders, omdat het veel meer protonen / neutronen in zijn kern heeft en veel meer elektronen.Het is een veel complexer atoom.
Verschillende atomen vormen verschillende moleculen, met verschillende eigenschappen.Als je het gedrag van fysieke materialen vergelijkt, vergelijk je in feite het gedrag van verschillende moleculen , niet alleen verschillende atomen.Waterstofgas is gasvormig bij kamertemperatuur en ijzer is vast, omdat hun atomen verschillende moleculen vormen, met verschillende soorten chemische bindingen (zowel atomair als intermoleculair).
Kortom: moleculair gedrag is veel complexer dan simpelweg allemaal bestaan uit gelijkwaardige atomen die er hetzelfde uitzien en zich hetzelfde gedragen.
Ik wilde het antwoord van @ Time4Tea aanvullen met wat meer details. In je vraag noem je kleur en hardheid, dus over die twee ga ik wat uitweiden.
Kleur: de meeste materie die we kennen, bestaat uit chemische verbindingen (de enige mono-atomaire verbinding die je normaal gesproken in stabiele vorm aantreft, is helium). De kleuren die we waarnemen zijn afkomstig van 1) de opname en emissie van energie ─ in de vorm van fotonen (lichtkorrels) ─ van elektronen in atomaire / moleculaire energieniveaus. De energie van individuele fotonen komt van hun frequentie, elke frequentie komt overeen met een aparte kleur. Hogere energieën betekenen hogere frequenties ( $ E = h \ nu $ ). 2) de oscillatie van atomen in de chemische verbindingen. De verbindingen hebben evenwichtslengtes en -hoeken, en de atomen trillen rond deze evenwichtspunten met een bepaalde frequentie. De kleur van het licht geproduceerd door dezelfde frequentie (dit wordt benut bij nucleaire magnetische resonantie die wordt toegepast op medische MRI's).
De hardheid is een gevolg van de bindingen tussen de atomen en moleculen in vaste stoffen. In het geval van metalen en keramiek geeft de hardheid weer hoeveel energie je nodig hebt om de binding tussen atomen te vervormen (of te verbreken). Een sterkere binding (hogere bindingsenergie) maakt het materiaal harder. In het geval van polymeren (d.w.z. kunststoffen) zijn de bindingen niet die van de moleculen zelf, maar de Van der Waals-krachten tussen de ketens, maar het idee is hetzelfde.
Dus inderdaad, zoals @ Time4Tea zei, niet alle atomen zijn hetzelfde. Deze verklaring geldt ook voor verbindingen. Dit zou u een globaal idee moeten geven van waarom deze eigenschappen zijn wat ze zijn.
Als we moleculen even negeren en alleen naar redelijk zuivere monsters van elk element kijken, zul je zien dat veel ervan er erg op lijken.
Het is een zee van kleine variaties in 'grijs', met slechts een paar vaste stoffen die verschillende kleuren hebben (koper, goud), en een paar vloeistoffen en gassen die wat kleur toevoegen. De portretten in deze afbeelding zijn elementen die in kleine hoeveelheden zijn gesynthetiseerd, dus er is mogelijk niet genoeg om te fotograferen.
Hier is een manier om de meeste antwoorden die hier door anderen worden gegeven, te generaliseren.
Wat we in ons dagelijks leven van atomen ervaren, wordt grotendeels bepaald door de buitenste elektronen die die atomen bezitten.Het zijn die elektronen die bepalen hoe de atomen zich aan andere atomen binden, en het is de specifieke aard van die bindingen die op hun beurt bepalen of de resulterende vaste stof hard, zacht, broos of ductiel is - of dat het überhaupt een vaste stof is..Bovendien zijn het die buitenste elektronen die verantwoordelijk zijn voor het geven van kleur aan sommige stoffen en voor transparantie of ondoorzichtigheid aan andere.
Het andere antwoord ging niet in op de verschillende kleuren (ik neem aan dat je alleen naar zichtbaar licht vraagt).
Voor zover wij weten, bestaan atomen uit quarks (en gluonen) en elektronen, en dit zijn de elementaire bouwstenen.
Nu kunnen deze elementaire bouwstenen op verschillende manieren worden gecombineerd, waarbij verschillende atomen worden opgebouwd.
Deze verschillende atomen hebben het vermogen fotonen met verschillende golflengten te absorberen en uit te zenden (in jouw geval licht met een andere kleur). Dit gaat over absorptie- en emissiespectra.
Het emissiespectrum van een chemisch element of chemische verbinding is het spectrum van frequenties van elektromagnetische straling die wordt uitgezonden doordat een atoom of molecuul een overgang maakt van een hoge energietoestand naar een lagere energietoestand. De fotonenergie van het uitgezonden foton is gelijk aan het energieverschil tussen de twee toestanden. Er zijn veel mogelijke elektronenovergangen voor elk atoom, en elke overgang heeft een specifiek energieverschil. Deze verzameling van verschillende overgangen, leidend tot verschillende uitgestraalde golflengten, vormen een emissiespectrum. Het emissiespectrum van elk element is uniek.
https://en.wikipedia.org/wiki/Emission_spectrum
Het belangrijkste is dat elk emissiespectrum uniek is. Elk van de verschillende atomen (die verschillende moleculen vormen) heeft het vermogen om verschillend licht te absorberen en uit te zenden.
Met het risico te worden uitgeschreeuwd, moet ik erop wijzen dat OP in feite in zeer hoge mate correct is, het enige dat OP uit het oog is verloren, is schaal.
Elk van de relatief weinige fundamentele objecten (laten we hier bij atomen / elementen blijven) heeft zijn eigen kleur en hardheid (blijft hier bij OP). Maar de 'objecten' OP waarnaar wordt verwezen met zo'n enorme variëteit zijn not fundamenteel. Het zijn macroscopische aggregaties van een zeer groot aantal interacties, waargenomen op macroscopische schaal met instrumenten / zintuigen die niet ontworpen of gevoelig genoeg zijn om de fundamentele eigenschappen te detecteren die OP klaagt over het niet kunnen zien.
Vasthouden aan kleur (en de complexiteit negeren van hoe kleur werkelijk ontstaat), een 'rood' atoom en een 'geel' atoom gezien vanaf OP's afstand en op de continue kleurenschaal in OP's hersenen ziet eruit als een 'oranje' knobbel ( molecuul). Ga dicht genoeg staan en OP zal de atomen zien. Gebruik een gekwantiseerde waarnemingsmethode (spectrograaf?) En OP zal alleen het originele pure 'rood' en 'geel' zien. Voeg nog een 'rood' toe en alles ziet er van dichtbij ongeveer 'hetzelfde' uit maar zoom weer uit en plotseling is er een andere kleurtint. De schijnbare complexiteit van kleur bestaat alleen op de kleurenschaal van OP's hersenen en op zijn afstand van observatie.
Als de atomen aan elkaar worden genageld met alleen lange / korte of rubberen / stalen spijkers die op verschillende diepten worden ingeslagen, ontstaat er snel complexiteit door eenvoud voor 'hardheid'.
Kort gezegd. OP neemt schijnbare complexiteit waar op macroscopische schaal, want daar leeft OP en het is waarvoor de hersenen zijn ontworpen. OP is niet in staat de pure eenvoud van het microscopisch te zien (uiteindelijk de heilige graal van verenigde veldentheorieën, ToE of hoe de smaak deze week ook wordt genoemd) omdat OP niet is uitgerust om het te detecteren en toch te ver weg staat.
Even terzijde.Als Homo Physicus ooit de zintuigen zou ontwikkelen die in staat zijn om de absoluut fijne details van het universum te detecteren, zou hij binnen femto-seconden dood zijn.Niet alleen vanwege de verveling om een bijna oneindig aantal eigendommen te moeten observeren om het ene te vinden dat interessant is;niet alleen vanwege de honger, want er zijn een oneindig aantal interessante gebeurtenissen om doorheen te gaan om lunch te vinden;niet alleen vanwege de Total Perspective Vortex;maar hoogstwaarschijnlijk omdat de darwinistische overlevingswaarde om te weten dat '..het is allemaal vrijwel hetzelfde, weet je ...' niet zo waardevol is als het vermijden van dat stukje universum daar dat eruitziet als een bus / sabeltandtijger.......