Ионная и ковалентная химические связи

[Munin]

fred1996 в сообщении #1192279 писал(а):

Если вы не в курсе, то дети в школе до сих пор пользуются законами Ньютона.

Я в курсе, что детям до сих пор пудрят мозги Бором. Это одно из главных преступлений школьной программы по физике, но я с этим ничего поделать не могу, кроме как объяснять правду. Кстати, это относится к советской / российской школе, а что в США - я не в курсе.

Однако, человек, претендующий на то, чтобы чему-то учить, должен эти очевидные вещи понимать. То, что вы пытаетесь их оспорить, ставит крест на вашей квалификации.

А законы Ньютона - вещь хорошая, ими не только дети пользуются, но и все "макроскопические" инженеры и учёные.

fred1996 в сообщении #1192279 писал(а):

И нигде не говорится, что это все вранье.

Мягко говоря, не так. Везде в хороших учебниках говорится, что она устарела и неадекватна. Это и есть слово "враньё".

fred1996 в сообщении #1192279 писал(а):

Детям в школе не рассказывают о том, что магнетизм, это просто расширение электростатики на движущиеся системы с помощью СТО.

Ну и правильно, потому что это неправда.

fred1996 в сообщении #1192286 писал(а):

Почему ее не надо изучать?

Потому что в абсолютном большинстве случаев, модель Бора изучают не кроме правильной квантовомеханической модели, а вместо.

Если подразумевать "после изучения настоящей КМ", как дополнительный материал - то её изучать можно, никаких проблем. Но это где-то (по-советски) 3 курс вуза, не меньше (примерно graduate). И в вузах соответствующей направленности. А если речь о школьниках и о читателях науч-поп-литературы - то вспоминание модели Бора приносит только вред, как и упоминание мирового эфира.

fred1996 в сообщении #1192286 писал(а):

Я задал в заглавном посте вполне конкретный вопрос, как объяснить школьникам ковалентную и ионную связь без привлечения квантовой механики.

Довольно хорошие объяснения, мне помнятся, были в книжке
Фримантл. Химия в действии. В 2 томах.

fred1996 в сообщении #1192301 писал(а):

И у меня под руками 2 самые распространенные американские книжки университетских курсов общей физики с элементами modern physics. Это Холидей и Резник, Янг и Фридман.

Что ж, значит, это вредные книжки. Жаль, ничего не поделаешь.

Настоящие книжки про КМ должны рассказывать про многочастичную волновую функцию и её антисимметричность.

fred1996 в сообщении #1192301 писал(а):

И далее рассказывается, что в дальнейших деталях, когда вводятся дополнительные квантовые числа, современная модель дает лучший результат.

Нет, это враньё. На самом деле, модель Бора даёт абсолютно непригодный результат, а часто вообще никакого. Это нельзя назвать "тут лучше, там хуже". Это радикальная разница.

[EUgeneUS]

Munin
Хорошо, модель Бора рассказывать нельзя. Но что рассказывать шестиклассникам? Они же спрашивают, сволочи такие. Хотя преподаванием школьникам не занимаюсь, вопрос представляется довольно интересным.

[fred1996]

Gickle в сообщении #1192307 писал(а):

fred1996
А какая концепция у модели Бора, не считая "надо как-то объяснить экспериментальные результаты, запостулирую-ка я..."? У меня на Нильса Бора и в мыслях нет наезжать, но вся эта модель атома водрода была просто временным костылём.

Так постулировалось практически одно и то же.
Бор воспользовался предположением де Бройля, что электрон волна, а в атоме еще и стоячая. Шредингер тоже ввел волновую функцию по той же деБройлевской логике.
Ну а стоячая волна Бора просто соответствует сшивке азимутальной части волновой функции, чтобы она была полностью периодичной.
Поэтому и результат то для Энергетических уровней совпал.
Другое дело, что уравнение Шредингера имеет более общий вид чем частный случай атома Бора. Но ведь и квантовая механика в дальнейшем подправлялась своими костылями в виде дополнительных квантований.
Как говорил товарищ Пуанкаре, у любой сущности может быть бесчисленное множество математических представлений. Нам просто надо выбрать наиболее удобное.
А так можно и Солнце заставить вращаться вокруг Земли. Просто такой подход немного усложняет математическую модель.

-- 13.02.2017, 04:15 --

To Munin
Я думаю не вам решать, что может поставить крест на моей квалификации.
В физике много места, а еще больше места для заблуждений.
Я допускаю, что вы правы насчет модели Бора, но это не заблуждение, а просто для меня лично этот вопрос открыт.
О моей же квалификации говорят результаты моих учеников на американских олимпиадах по физике. За 3 года моей практики в этой области вышел на 2-е место среди американских школ по числу медалистов, а по эффективности скорее всего на первое. При этом я не школа, а обычный частный преподаватель.
Для справки. Сейчас американские школьники на физических олимпиадах выступают на уровне российских. Хотя олимпиадное движение по физике здесь зародилось совсем недавно - по настоящему лет 15 назад.

А насчет вывода магнетизма из электростатики + СТО вот передо мной книжка Purcell and Morin. Electricity and Magnetizm. 3 издание. В 5 главе на 30 страницах подробно объясняется, что происходит с движущимися зарядами с Учетом СТО. Откуда берутся силы, которые мы в дальнейшем обзываем магнитными. Подробно с задачками и упражнениями.

[warlock66613]

fred1996 в сообщении #1192325 писал(а):

Но ведь и квантовая механика в дальнейшем подправлялась своими костылями в виде дополнительных квантований.

Что вы имеете в виду?

[Osmiy]

fred1996 в сообщении #1192194 писал(а):

Говорится, что ионные связи слабее ковалентных, но при этом не объясняется почему.

Ионная связь не слабее ковалентной. Они имеют один и тот же порядок- сотни килоджоулей на моль. Поэтому объяснения почему она слабее не существует.
Если взять тот же хлорид натрия, там чисто ионная связь. Её энергия- это энергия, которая нужна на разрыв атомов на отдельные ионы. Начинаем разрушать кристалл (нагревать)- сначала произойдет разрушение кристалла на двухатомные молекулы с ковалентной связью. Потом продолжим нагревание- произойдет диссоциация молекул на ионы. Т.е. на разрыв ионов из ионной решетки на отдельные ионы нам потребовалось больше энергии, чем на разрыв связей в молекулах NaCl с ковалентной связью. Вот такие вот дела.

Особенность ионной связи это её способность к электролитической диссоциации. Что может ошибочно быть воспринята за слабость связи, но это именно ошибочно. Нужно смотреть на величины энергий связи.

-- 13.02.2017, 17:42 --

При растворении соли в воде происходит не разрушение на отдельные ионы, а на гидротированные ионы- ионы соли связанные ионной связью с молекулами воды. Т.е. ионная связь молекул воды и ионов соли оказывается еще сильнее ионной связи ионов соли.

[Munin]

EUgeneUS в сообщении #1192323 писал(а):

Но что рассказывать шестиклассникам?

Шестиклассники обычно не спрашивают.

Если спрашивают - я бы рассказывал про механику волн. Это и достаточно много, и даёт достаточно хорошее приближение к настоящей КМ. Подробнее здесь: post1170797.html#p1170797

fred1996 в сообщении #1192325 писал(а):

О моей же квалификации говорят результаты моих учеников на американских олимпиадах по физике.

Я так понимаю, квантовой механики эти олимпиады не касались.

Вот и вам не стоит. Если уж вы демонстрируете то, что:

fred1996 в сообщении #1192325 писал(а):

В физике много места, а еще больше места для заблуждений.

fred1996 в сообщении #1192325 писал(а):

А насчет вывода магнетизма из электростатики + СТО вот передо мной книжка Purcell and Morin. Electricity and Magnetizm.

Я эту книжку прекрасно знаю. И знаю, где Парселл срезает углы. Если вы хотите настоящего магнетизма и СТО, то вам следует читать что-нибудь уровня ЛЛ-2. В частности, см. § 25, где рассказано о существовании физических ситуаций, в которых магнитное поле принципиально несводимо к электрическому.

warlock66613 в сообщении #1192336 писал(а):

Что вы имеете в виду?

Боюсь, мы щас услышим набор ещё более безграмотных "откровений"...

-- 13.02.2017 16:57:05 --

Osmiy в сообщении #1192339 писал(а):

Ионная связь не слабее ковалентной. Они имеют один и тот же порядок- сотни килоджоулей на моль. ...
Нужно смотреть на величины энергий связи.

Кстати, да.

"Более слабые" связи - это водородные, и ещё слабее, вандерваальсовы.

[madschumacher]

fred1996 в сообщении #1192325 писал(а):

Бор воспользовался предположением де Бройля, что электрон волна, а в атоме еще и стоячая.

Ага... Почти на 11 лет раньше, чем де Бройль свою гипотезу предложил...

fred1996 в сообщении #1192325 писал(а):

О моей же квалификации говорят результаты моих учеников на американских олимпиадах по физике.

Какие конкретно по формату? а то там есть зубрежные тесто-олимпиады на умение быстро считать на калькуляторе. Много пед.таланта для них не надо.

[fred1996]

fred1996 в сообщении #1192325 писал(а):

О моей же квалификации говорят результаты моих учеников на американских олимпиадах по физике.

Цитата:

Какие конкретно по формату? а то там есть зубрежные тесто-олимпиады на умение быстро считать на калькуляторе. Много пед.таланта для них не надо.

Формат USAPHO:
https://www.aapt.org/physicsteam/2017/
И квантовой механики они касаются в простейшем варианте.
Например школьников как-то раз заставили вывести формулу излучения абсолютно черного тела по. Правда по небольшим подсказкам. Или объяснить механизм диамагнетизма тоже исходя из квазиклассики кстати. Не каждый год, но частенько. И даже как-то заставили сосчитать релятивистское столкновение, где очень пригодилось бы умение пользоваться 4-х вектором.

-- 13.02.2017, 08:41 --

fred1996 в сообщении #1192286 писал(а):

Почему ее не надо изучать?

Цитата:

Потому что в абсолютном большинстве случаев, модель Бора изучают не кроме правильной квантовомеханической модели, а вместо.

Если подразумевать "после изучения настоящей КМ", как дополнительный материал - то её изучать можно, никаких проблем. Но это где-то (по-советски) 3 курс вуза, не меньше (примерно graduate). И в вузах соответствующей направленности. А если речь о школьниках и о читателях науч-поп-литературы - то вспоминание модели Бора приносит только вред, как и упоминание мирового эфира.

Не волнуйтесь вы так за американцев.
Берем Янга и Фридмана. Это такая толстая книжица по общей физике в 1500 страниц. Любят американцы тяжелые фолианты. Главы 37-44 посвящены Modern Physics.
Смотрим главу 39. Волновые свойства частиц. Там описана боровская модель.
Далее глава 40. Квантовая механика. Дается "вывод" Уравнения Шредингера и его приложения в одномерном стационарном случае: поведение частицы в бесконечной прямоугольной яме, в конечной яме со сшивкой решений на границе, рассеяние на потенциале ступенька, тунельный эффект, квантовый гармонический осциллятор, и сравнение с классическим.
А далее в главе 41. Структура атома. Приводится Шредингер в сферичесих координатах и расписываются решения для атома водорода, вводятся 4 квантовых числа и рассказывается как они влияют на расщепление энергетических уровней во внешнем магнитном поле (эффект Зеемана). Дается окончательное сравнение с боровским атомом.
Это, конечно, университетский курс. Но в некоторых продвинутых школах этому учат в 11-12 классах. Так же как производным, интегралам и простейшим дифурам.
По крайней мере как составлять дифуры требуется знать для решения некоторых олимпиадных задач.

Цитата:

Настоящие книжки про КМ должны рассказывать про многочастичную волновую функцию и её антисимметричность.

Эк вы хватили. А детей не жалко? :)

[Gickle]

(fred1996)

fred1996 в сообщении #1192409 писал(а):

И квантовой механики они касаются в простейшем варианте.
Например школьников как-то раз заставили вывести формулу излучения абсолютно черного тела по.

Справедливости ради, к квантовой механике эта задача имеет отношение разве что историческое. Формула Планка была получена в 1900 году, то есть лет так за 20 до "рождения" КМ. В университетском курсе эта задача рассматривается где-то в 3-4 семестре, то есть опять же до курса КМ.

[Munin]

К квантовой статистике она имеет отношение. Да, вообще говоря, не к квантовой механике.

[Cos(x-pi/2)]

fred1996

fred1996 в сообщении #1192325 писал(а):

Я допускаю, что вы правы насчет модели Бора, но это не заблуждение, а просто для меня лично этот вопрос открыт.

Собрался я было тоже выступить здесь с речью против "изучения модели Бора в школе", но вспомнил, что примерно год назад уже писал об этом подробно; поэтому приведу ссылку (пожалуйста, не сочтите это за нескромность): post1090162.html#p1090162 .

И вот ещё такой случай опишу. Однажды сдавал мне экзамен по ФТТ вполне неплохой студент 4-го курса (годом раньше получивший пятёрку и по квантовой механике); всё чётко рассказал, и про блоховские волновые функции и про энергетические зоны... И, когда я ему уже поставил "отлично", он вдруг говорит: "не понимаю только, как всё это увязать с картиной электронных орбит". Спрашиваю: "каких таких ещё орбит?!" А он отвечает: " ну как же, ведь электроны должны летать вокруг ядер по орбитам Бора, - это нам ещё в школе растолковали; непонятно, когда и почему орбиты превращаются в облака вероятности, о которых нам теперь все говорят в институте".

[specialist]

Munin в сообщении #1192359 писал(а):

Я эту книжку прекрасно знаю. И знаю, где Парселл срезает углы. Если вы хотите настоящего магнетизма и СТО, то вам следует читать что-нибудь уровня ЛЛ-2. В частности, см. § 25, где рассказано о существовании физических ситуаций, в которых магнитное поле принципиально несводимо к электрическому.

А вот я прочел, параграф называется инварианты поля, издание за 62 год, в параграфе написано: "...Преобразованием Лоренца можно всегда достичь того, чтобы $\textbf E$ и $\textbf H$ получили любые значения, удовлетворяющие только условию, чтобы $E^2 - H^2$ и $\textbf EH$ имели заданные определенные значения..." еще написано про частные случаи равенства нулю обоих инвариантов или по одному, но ситуации "в которых магнитное поле принципиально несводимо к электрическому" вроде не подчеркнуты. Товарищ Munin поясните для отстающих, какие ситуации вы имели ввиду, очень уж интересно.

[Someone]

specialist в сообщении #1196423 писал(а):

…ситуации "в которых магнитное поле принципиально несводимо к электрическому" вроде не подчеркнуты. Товарищ Munin поясните для отстающих, какие ситуации вы имели ввиду, очень уж интересно.

Хм. А я открыл книжку и в течение минуты нашёл. Правда, там эти ситуации действительно "не подчёркнуты" (слова "принципиально не сводимо" отсутствуют), но явно указаны. Как раз там, где рассматривается случай $\mathbf{EH}=0$. Если что, у меня издание 1973 года.

[specialist]

Спасибо, на этот случай я и думал, вопросов больше нет

[Munin]

specialist
Как по-вашему, если инвариант $E^2-H^2<0,$ то как свести магнитное поле к электрическому?