Ионная и ковалентная химические связи

[specialist]

Munin в сообщении #1196546 писал(а):

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

К сожалению я не вижу почему нельзя.
Обычно берется форма с тензором электромагнитного поля в одной СО и с помощью преобразований Лоренца, он переводится в другую СО, собственно и тензор принимает другие значения.
Скажем одним выводом из тензорных преобразований является $E'_y'=\gamma(E_y-vB_z)$. Если $E^2<H^2,$ то вроде ничего не мешает воспользоваться преобразованиями Лоренца и найти такую СО где $H=0,$.... ааа вот вы о чем, то есть инвариант должен остаться отрицательным, поэтому от магнитнго поля не избавиться. А когда такое бывает и где? Можете пример привести?

[Munin]

Например, вокруг провода с током :-)

Приятно видеть процесс понимания.

[Alex-Yu]

Cos(x-pi/2) в сообщении #1192478 писал(а):

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".

Хороший пример вредности боровских орбит (и не только их). ИМХО на самом деле здесь мы "упираемся" очень глубокий и, по существу, философский вопрос: "А все ли можно и нужно объяснять человеку, не имеющему должной образовательной подготовки?". На мой взгляд и нельзя и не нужно! Точка зрения (довольно распространенная), что ЛЮБОЙ вопрос можно объяснить кому угодно, в т.ч. школьнику, глубоко порочна. По той простой причине, что "объяснение" во многих случаях будет просто враньем. Спрашивают? Иногда надо отвечать примерно так: "понять ответ на этот вопрос можно только после добросовестного изучения очень многих вещей, которые изучают в университете, тебе это объяснить просто НЕВОЗМОЖНО". Ну действительно, не рассказывать же школьнику про многочастичный вектор состояния и его симметризацию... А все (!!!) остальное --- действительно вранье, если речь про химическую связь.

Химия в школе должна быть на уровне "слили, перемешали, пузырьки пошли". Чисто описательная. А то помню лет так 15 тому назад у меня дочь училась в школе. Заглянул как-то в ее учебник химии и обалдел: там диаграммы Юнга! Ну какой такой придурок (грубо, но ЛЮБОЕ другое слово здесь неадекватно, разве что кроме еще более грубых слов) это придумал: школьникам про диаграммы Юнга рассказывать!

А вообще это все можно сформулировать и очень коротко: незнание лучше иллюзии знания. Не надо плодить иллюзии, они крайне вредны. Лучше пусть школьник будет знать, что такой-то вопрос ему (пока) "не по зубам". Может (?) это и будет стимулом серьезно учиться дальше. А так понарассказывают сказок.... И ребенку (а то и не ребенку) кажется, что он все и так знает, дальше можно не учиться. А подрастет, так еще и будет лезть куда не попадя со своим безграмотным "мнением"! Не учится можно. Но тогда не фиг совать свой нос в вопросы, не предназначенные для неучей. Формула: "не твоего ума дело" в очень и очень многих случаях очень даже уместна!

-- Вс мар 05, 2017 03:06:47 --

fred1996 в сообщении #1192232 писал(а):

Ну так как? Можно ли объяснить школьникам на пальцах, почему ионные связи слабее ковалентных, почему в одних случаях электроны полностью перескакивают, а в других образуют прочные межатомные связи?

Нельзя. И не нужно. Вредно это. Совсем даже не любое обучение полезно. Например, не полезно учить школьников курить.

[fred1996]

fred1996 в сообщении #1192232 писал(а):

Ну так как? Можно ли объяснить школьникам на пальцах, почему ионные связи слабее ковалентных, почему в одних случаях электроны полностью перескакивают, а в других образуют прочные межатомные связи?

Цитата:

Нельзя. И не нужно. Вредно это. Совсем даже не любое обучение полезно. Например, не полезно учить школьников курить.

Видите ли. Мне приходится вести среди школьников средних классов уроки под названием Концептуальная физика. Физика практически без формул. Эта физика тем не менее затрагивает практически все разделы общей физики плюс частично на описательном уровне элементы modern physics. В книжках по этим курсам пишут некие фразы, которые нужно как-то объяснять. В частности приведены примеры ионной и ковалентной связи и сказано что обычно ионные связи слабее ковалетных. Вот я и хотел услышать совет, как это преподнести.
Ответ никак меня не устраивает.

[madschumacher]

fred1996 в сообщении #1197252 писал(а):

Ответ никак меня не устраивает.

Ну Вам же ответили, что даже сама фраза "ионные связи слабее ковалентных", как и обратная ей -- неправда. Бывает и так и так.

[fred1996]

madschumacher в сообщении #1197262 писал(а):

fred1996 в сообщении #1197252 писал(а):

Ответ никак меня не устраивает.

Ну Вам же ответили, что даже сама фраза "ионные связи слабее ковалентных", как и обратная ей -- неправда. Бывает и так и так.

Вы знаете, бывает и Рубин выигрывает у Барселоны на Камп Ноу.
Мне приводился даже пример, что в ионная связ в кристаллической решетке $NaCl$ слабее, чем ковалентная связь того же вещества в газообразном состоянии (если я чего не путаю).
Правда сравниваются почему-то вещества в разных фазах. У меня же вопрос был про то, что если сравнить например в среднем ионные и ковалетные связи в твердой фазе кто победит?
Понятно же, что в среднем испанская команда примеры победит российскую команду премьер-лиги. Например, ковалентная связь в решетке алмаза вряд ли с чем может сравниться. Есть ли такого порядка прочности ионные связи?
Ну или если выстроить цепочку прочностей связей известных соединений у 100 самых прочных, сколько там будет представителей той и другой связи?

[madschumacher]

fred1996 в сообщении #1197267 писал(а):

У меня же вопрос был про то, что если сравнить например в среднем ионные и ковалетные связи в твердой фазе кто победит?

Ну Вы даже не понимаете некорректность постановки вопроса. Подобное сравнение в принципе нетривиально, а сравнением на "тяп-ляп" можно получить принципиально любой ответ. Например, если посмотреть на те же кривые поверхности потенциальной энергии диссоциации водорода (как, впрочем, любой другой двухатомной молекулы), то энергия диссоциации на $\mathrm{H^+ + H^-}$ (в некотором смысле, ионной связи) будет существенно меньше, чем на $\mathrm{2H^\bullet}$ (ковалентной).

fred1996 в сообщении #1197267 писал(а):

Например, ковалентная связь в решетке алмаза вряд ли с чем может сравниться.

Вы даже не понимаете, что суть в самом углероде. Он -- элемент, образующий хорошую сетку достаточно прочных связей, из которой можно сложить кристалл (а это уже очень нетривиально, см. про группы Федорова).

fred1996 в сообщении #1197267 писал(а):

Ну или если выстроить цепочку прочностей связей известных соединений у 100 самых прочных, сколько там будет представителей той и другой связи?

Ну давайте сравним энергии диссоциации $D_0$ молекул $\mathrm{CsF}$ и $\mathrm{CsCl}$: 5.3 против 4.6 эВ (а учитывая, что частота колебаний в первой молекуле выше, чем во второй, то для $D_e$ разница будет ещё больше ). В первой связь более ионная, чем во второй (надеюсь это пояснять не надо ). Значит ли это что-то про силу ионной и ковалентной связи в целом? Нет! Это значит, что у цезия более сильна связь со фтором, чем с хлором. И всё!

[Alex-Yu]

fred1996 в сообщении #1197252 писал(а):

В частности приведены примеры ионной и ковалентной связи и сказано что обычно ионные связи слабее ковалетных. Вот я и хотел услышать совет, как это преподнести.

Вот так и преподнести: "обычно ионные связи слабее ковалетных; а почему это так узнаете когда и если закончите университет по подходящей специальности."

На счет того, что неправда. Сказано же обычно (что не предполагает всегда). Впрочем, правильнее было бы привести большие классы кристаллов, когда это так. Например ЩГК и А3В5.

-- Вс мар 05, 2017 17:09:39 --

fred1996 в сообщении #1197252 писал(а):

Ответ никак меня не устраивает.

Ну мало ли кого что не устраивает. Меня, к примеру, не устраивает что мир управляется законами квантовой, а не классической физики. И что с того? Устраивает, не устраивает, а все равно так, и никак иначе.

Здесь опять более общий (и даже еще более общий) вопрос: а всегда ли мы можем ( да и нужно ли) сделать так, как нам хотелось бы (т.е. устраивало бы). Кстати, если бы можно было, в соответствии с моими устраивает/не_устраивает, переделать мир так, чтобы он управлялся законами классической физики, то и нас бы не было вообще (даже атомов бы не было).

-- Вс мар 05, 2017 17:14:24 --

fred1996 в сообщении #1197252 писал(а):

Концептуальная физика. Физика практически без формул.

Такая физика может быть ТОЛЬКО чисто описательной. Никаких (!!!) даже попыток объяснить почему так, а не иначе. На все вопросы "почему" ответ "не твоего ума дело" (в намного более вежливой форме, конечно, но по сути именно так).

[Munin]

Alex-Yu в сообщении #1197204 писал(а):

А то помню лет так 15 тому назад у меня дочь училась в школе. Заглянул как-то в ее учебник химии и обалдел: там диаграммы Юнга!

Я аж заинтересовался. Это круто, хотел бы я почитать, что там написано.

Надеюсь, вы не перепутали диаграммы Юнга с "диаграммами" Хунда.

fred1996 в сообщении #1197252 писал(а):

Видите ли. Мне приходится вести среди школьников средних классов уроки под названием Концептуальная физика. Физика практически без формул. Эта физика тем не менее затрагивает практически все разделы общей физики плюс частично на описательном уровне элементы modern physics.

Видите ли. Это абсолютно невозможно, и мы это хорошо понимаем. Скажем, в таком курсе нельзя ни рассказать про калибровочное поле Янга-Миллса, ни про эффективную массу дырки в полупроводнике, ни про резонансы и хаос в планетной системе.

Так что, можете нас не уговаривать.

fred1996 в сообщении #1197267 писал(а):

Мне приводился даже пример, что в ионная связ в кристаллической решетке $NaCl$ слабее, чем ковалентная связь того же вещества в газообразном состоянии (если я чего не путаю).

Вам здесь же, в этой теме, объяснили, почему именно этот конкретный пример - враньё. В чём смысл продолжения разговора?

Человек, столкнувшись с фактом, должен принять его к сведению, и идти дальше. А не отмахиваться и игнорировать, как вы.

[Alex-Yu]

Munin в сообщении #1197335 писал(а):

Я аж заинтересовался. Это круто, хотел бы я почитать, что там написано.

Увы, дать ссылку на учебник не могу, давно это было, где он и вообще сохранился ли... Химия за какой-то из старших классов. А что там написано.... Морду надо бить (причем в буквальном смысле!) таким писателям!

-- Вс мар 05, 2017 19:20:02 --

Munin в сообщении #1197335 писал(а):

Надеюсь, вы не перепутали диаграммы Юнга с "диаграммами" Хунда.

А если и Хунда, велика ли разница. Кстати, не помню что такое, правило Хунда помню, диаграммы -- нет. Короче заполнение оболочек, квадратики в которые помещаются стрелочки, изображающие спины и т.д.

[Munin]

Alex-Yu в сообщении #1197355 писал(а):

А если и Хунда, велика ли разница.

Разница примерно на... ну, у Ландау на изложение этого матаппарата потрачено несколько параграфов. Для подготовленного читателя. Если брать с предварительной алгеброй, на учебник потянуть может, а то и больше.

Alex-Yu в сообщении #1197355 писал(а):

Короче заполнение оболочек, квадратики в которые помещаются стрелочки, изображающие спины и т.д.

Ф-фух, это всё-таки не Юнг. Эта фигня и у нас была. И химики этим вполне всерьёз пользуются, чем плохо...

[Pphantom]

Alex-Yu в сообщении #1197355 писал(а):

Короче заполнение оболочек, квадратики в которые помещаются стрелочки, изображающие спины и т.д.

Насколько я помню, это называется "энергетическая диаграмма".

[Alex-Yu]

Munin в сообщении #1197363 писал(а):

Ф-фух, это всё-таки не Юнг. Эта фигня и у нас была. И химики этим вполне всерьёз пользуются, чем плохо...

В школе не было. Я хорошо помню, ибо сильно увлекался химией и читал (отнюдь не школьный) учебник Глинки. Эти квадратики (у Глинки, а не в школе!) меня сильно напрягали, очень хорошо помню. А я был весьма, как нынче говорят, "продвинутым" школьником. В 9-ом классе запросто интегрировал и дифференцировал. Впрочем, в нашей школе это было не такое уж и достижение (но по сравнению с обычными школами...). Как сейчас помню, сидим мы с приятелем на ступеньках крыльца почтампта, и он мне рассказывает как решать осциллятор с внешней силой, вариацию постоянных... СССР, 9-й класс... Эх, где то прекрасное время...

Чем плохо? Да они же будут думать (кое-как дочь уговорил, что это не так) что в атоме и правда есть какие-то ящики!!!

[fred1996]

Похоже, что разговора действительно не получится.
Хочу напомнить вам, господа, что вся школьная физика, это в той или иной степени условности. Что решая с учениками те или иные задачи, мы сразу не вываливаем на них все возможности. Иначе у них просто крыша поедет.
Пока мы не добрались до электричества, мы не говорим, что механических сил по своей природе не бывает. Мы сначала рассматриваем все тела как материальные точки, игнорируя их вращательные степени свободы. Мы зачем-то пудрим им мозги центростремительными ускорениями. Короче, обучение физике в школе, это одна большая условность, которая потом достаточно сильно может отличаться от конкретных инженерных задач.
Приведу только один простой пример задачи, которую последовательно решают на 4-х уровнях сложности.
1. Движение велосипедиста по кругу на плоской поверхности как материальной точки.
Эту задачу решают сразу в разделе круговое движение и когда уже ученики ознакомятся с силами трения.
2. Движение той же материальной точки по наклонной плоскости по кругу. Например в цирковом шаре.
3. Движение велосипедиста с учетом баланса. Чтобы он не свалился с велосипеда. Но помещаем его центр тяжести в одну точку, подразумевая, что он совпадает с центром инерции.
4. Движение велосипедиста в неинерциальной системе отсчета, где мы уже заменяем его равномерно распределенным вертикальным стержнем. И интегрируем вклады различных его частей тела по вертикали в общий момент сил.
5. Мы так и не рассматриваем его как еще и протяженный по горизонтали предмет, поскольку такую задачу уже просто не проинтегрировать, а можно решить только на компьютере.
6. Мы не рассматриваем движение велосипедиста как твердого тела в инерциальной сисиеме, поскольку это уже вращение по двум осям, а школьники в общем случае такие задачи вообще не решают. Решают только простые гироскопические задачи.

Смею заметить, что на каждом этапе решения этой задачи я не говорю ученику сразу о всех тонкостях, что его ждут впереди.

И приведенный мной пример с велосипедистом совсем не единичен. Вы мне дайте любую школьную задачу и я ее превращу в неразрешимую для школьника, просто включив тот или другой уровень абстракции, который я уже понимаю, а он еще нет.

Любопытная деталь. Когда я обсуждаю уже со взрослыми знакомыми какую-нибудь школьную задачу, большинство из них впадает в ступор просто из-за непонимания, на каком уровне абстракции нужно остановиться. Они помнят из школьной и вузовской физики, что есть какие-то условности, но технически они уже их забыли. Математику еще боль-менее помнят, но физику забыли напрочь.

Пока что в сухом остатке из всего обсуждения вопроса остался только факт, что ионные связи легко разрушаются в водных растворах, что косвенно (и неправильно) интерпретируется как их меньшая прочность. Ну что ж, и на том спасибо.

[Alex-Yu]

fred1996 в сообщении #1197377 писал(а):

Приведу только один простой пример задачи, которую последовательно решают на 4-х уровнях сложности.

Вы не понимаете одну очень важную вещь. Математика --- это не только (и не столько) средство для решения задач. Это еще и язык и система образов, с помощью которых можно выразить в т.ч. то, чего нельзя выразить на естественном человеческом языке. Вот физику велосипедиста (на любом уровне абстракции) на естественном языке выразить можно. Даже электродинамику (классическую) можно. Если сильно постараться, то даже Общую теорию относительности можно попробовать. А вот квантовую физику --- нельзя. Здесь принципиально иная ситуация. Нет в естественном человеческом языке понятий, адекватных квантовым явлениям. Когда-то на заре квантовой физики была надежда, что со временем естественный язык модифицируется так, что и квантовую физику можно будет на нем излагать. Увы, надежда не оправдалась. Без математики (причем отнюдь не школьной) и ее образов квантовая физика (адекватно) просто не формулируется (даже в самом грубом приближении), в естественном языке нет подходящих для этого слов.