2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки





Начать новую тему Ответить на тему На страницу Пред.  1, 2
 
 Re: Вопросы общей химии
Сообщение28.03.2017, 22:40 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/06
63667
Пущай спрашивает. Если пригасит заносчивый тон, и скажет всё-таки,  с какого он раёна  класса.

 Профиль  
                  
 
 Re: Вопросы общей химии
Сообщение28.03.2017, 23:02 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


28/04/16
1148
crandel в сообщении #1204468 писал(а):
мне кажется одним Кулоном не обойтись.

Вы ж в курсах, что надо делать, когда кажется? :wink:

Как там, Ландавшиц един, но в 2х лицах...и 10ти томах... :roll:

 Профиль  
                  
 
 Re: Вопросы общей химии
Сообщение01.04.2017, 14:18 


14/01/17
32
Munin в сообщении #1204490 писал(а):
Пущай спрашивает. Если пригасит заносчивый тон, и скажет всё-таки,  с какого он раёна  класса.

Хватит всех в школу отправлять.
По вашему школьный уровень это минимум студент 3 курса, причём который реально учил все предметы не только перед сдачей.

 Профиль  
                  
 
 Re: Вопросы общей химии
Сообщение01.04.2017, 14:47 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/06
63667
По-моему, школьный уровень - это помнить, что в атоме есть не только электроны, но и ядро.

 Профиль  
                  
 
 Re: Вопросы общей химии
Сообщение13.06.2017, 21:33 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


09/02/09
1942
Минск, Беларусь
Ответ на вопрос на "школьном уровне" прост: "спариваться" электроны заставляет понижение симметрии кулоновского поля ядер, которое раздвигает по энергии орбитали, отменяя для них правило Хунда.

Могу проиллюстрировать "на пальцах" на простом примере двух протонов.

Если расстояние между протонами велико, то их можно рассматривать по отдельности, и для электрона будет два энергетически выгодных состояния: у одного протона и у другого. Они вырождены, их можно произвольным образом смешивать. Например, переходя к рассмотрению сразу двух протонов, мы из соображений симметрии можем разделить эту пару состояний на два эквивалентных "наполовину у одного ядра, наполовину у другого".

Но вот мы начинаем сокращать расстояние между протонами, и это ведёт к двум следствиям. Во-первых, энергия каждого из двух электронных состояний понижается, т.к. электрон эффективнее притягивается обоими протонами. Во-вторых, окрестность каждого протона перестаёт быть сферически симметричной из-за влияния соседнего, и быть во внутренних половинках окрестностей электрону становится выгоднее, чем в наружных: пара вырожденных состояний расщепляется на "связывающее" (более выгодное) и "разрыхляющее" (менее выгодное).

Тут бы надо нарисовать рисунок, но некогда. Получается нечто вот такое:$$2\cdot1\qquad1\cdot2$$Точки - протоны, единицы - связывающее состояние, двойки - разрыхляющее.

Чем меньше межъядерное расстояние, тем ниже энергии обоих состояний, но связывающее "тонет" быстрее разрыхляющего. Однако при этом растёт энергия межпротонного отталкивания, и в случае, когда в системе два электрона, этот рост первое время примерно компенсирует понижение энергии электронной подсистемы, поэтому энергия пары атомов в целом остаётся примерно той же, что и при большом межъядерном расстоянии. Однако зазор между связывающим и разрыхляющим состоянием быстро накапливается.

Таким образом, если представить, что пара атомов водорода летит навстречу друг другу, то при достаточно сильном сближении их электронные оболочки в значительной степени перекроются, и состояния электронов будут разнесены по энергии настолько, что правило Хунда для них уже не будет работать. В этом случае электрон, находящийся в разрыхляющем состоянии, может "свалиться" в связывающее. (Правда, для этого ему нужно будет "перевернуть" спин, чтобы не нарушать принцип Паули, и излучить фотон, уносящий энергетический профит.) В итоге получается связывающая электронная пара, охватывающая двойной положительный заряд двух протонов (и, кстати, весьма подобная электронной паре в атоме гелия и в катионе $\rm{H_3^+}$).

Можно представить и обратный процесс: фотон возбуждает один из связывающих электронов в молекуле водорода, и она превращается в два атома, просто перекрытых электронными оболочками, которые могут без особых усилий разлететься в стороны. (Тут хорошо видно, что одного перекрывания электронных оболочек для связывания недостаточно: нужно ещё и "скинуть вниз" один из электронов.)

С другой стороны, если позволяет симметрия валентного подуровня, может так случиться, что связывание возникнет и без электронных переходов, т.е. без спаривания. Например, атом бора и атом углерода легко образуют частицу $\rm{BC}$ с межъядерным расстоянием 149 пм и энергией связи 4.3 эВ, не спаривая никаких электронов. Но это скорее исключение, т.к. вырожденность электронных состояний при образовании химических связей чаще всё же пропадает, чем сохраняется.

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 20 ]  На страницу Пред.  1, 2

Модераторы: photon, Toucan, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group