Mikä pitää atomit yhdessä? [kaksoiskappale]

Ei-ydinkemiassa kaikki on sähköstaattinen vuorovaikutus. Siksi voit oppia ja ennustaa niin paljon vain ”seuraamalla elektroneja”.

1. Kovalenttisia sidoksia syntyy myös sähköstaattisten vuorovaikutusten vuoksi – ne ovat vain käsitteellisesti monimutkaisempia kuin ioniset (itse asiassa ionisidokset) aaltotoiminnot kuvaavat tarkemmin, yritämme vain pitää asiat yksinkertaisina alussa). Koska elektronit ovat olemassa aaltoina, kun rajoitat niitä, he alkavat tehdä outoja juttuja (tai mikä meille tuntuu oudolta). Esimerkiksi atomi orbitaalien muodot ovat kaikki, koska elektronit toimivat kuin seisovat, kolmiulotteiset aallot, jotka ovat loukussa ytimen kanssa positiivisella varauksella ja ”nollapiste” äärettömällä etäisyydellä. Kun laitat kaksi atomia lähelle toisiaan, eri atomien elektronit ovat vuorovaikutuksessa toistensa kanssa, ja aaltotoiminto muuttuu paljon monimutkaisemmaksi. Tuloksena on, että joissakin atomipareissa aaltotoiminnot muodostavat yhdistäviä orbitaaleja.

Joten lyhyt vastaus ensimmäiseen kysymykseesi on: ”Molekyyliset orbitaalit pitävät atomeja yhdessä kovalenttisissa sidoksissa, ja ne ovat seurausta sähköstaattisista vuorovaikutuksista ja elektronien kvanttisesta luonteesta. ”

2. Kyllä, ioniset yhdisteet ovat suuria kokoelmia ioneja, ja” molekyylejä ”ei voi todella määritellä heille – sen sijaan puhumme ”kaavayksiköistä”, jotka ovat pienin mahdollinen yhdistettä edustavien alkuaineiden kokonaislukusuhde. Kovalenttisesti sitoutuneiden atomien ryhmiä pitävät myös yhdessä sähköstaattiset vuorovaikutukset, mutta koska kovalenttiset sidokset ovat niin paljon vahvempia, molekyyliyhdiste voi olla ”yksin” yhtenä molekyylinä. Molekyylikokoelmia yhdessä pitäviä voimia kutsutaan yhdessä van der Waalsin voimiksi , jos ne eivät ”ei sisällä ioneja. Missään atomissa tai molekyylissä pinnalla ei ole koskaan täysin tasaista varaustiheyttä. Joillekin molekyyleille tämä on äärimmäistä (vesi on hyvä esimerkki) ja sanomme, että se on hyvin polaarinen tai että sillä on suuri dipolimomentti. Tämä on vain yksi tapa sanoa, että yhdellä osalla on negatiivinen varaus ja toisella positiivinen varaus. . Vedessä se näyttää tältä ( wikipediasta ):

Tässä kuvassa punainen tarkoittaa ”enemmän elektroneja” ja sininen tarkoittaa ”vähemmän elektroneja”. Vesi voi muodostaa vetysidoksia , jotka ovat erittäin vahvoja sähköstaattiset vuorovaikutukset. Joidenkin atomien ja molekyylien pinnalla on lähes tasainen varaustiheys. Kutsumme näitä ”ei-polaarisiksi” molekyyleiksi – jalokaasut ovat hyviä esimerkkejä. Jopa jalokaasuilla on kuitenkin niin kutsuttu indusoitu dipoli johtuen tilastollisesti korreloivista elektronitiheyden vaihteluista, kun atomit ovat lähellä toisiaan. Tämän seurauksena jopa jalokaasut voidaan jäähdyttää pisteeseen, josta ne tulevat nestemäisiksi – hyvin, hyvin heikot sähköstaattiset vuorovaikutukset pitävät niitä yhdessä matalassa lämpötilassa, kun ne eivät liiku kovin nopeasti. Näitä voimia kutsutaan Lontoon dispersiovoimiksi – miehen mukaan, joka kuvaili niitä ensin. Lontoon dispersiovoimat ovat tärkeitä, koska ne löytyvät kaikista molekyyleistä – polaarisista tai ei. Itse asiassa tämä tekee useimmista muoveista kiinteitä. Esimerkiksi polyetyleeni on valmistettu erittäin pitkistä, olennaisesti ei-polaaristen molekyylien ketjuista ( wikipediasta ):

Jokainen ketju houkuttelee toisiaan heikkojen Lontoon dispersiovoimien kautta, mutta koska jokaisessa ketjussa on kymmeniä tuhansia atomeja, nämä pienet voimat yhdistyvät nopeasti tehdä suuria voimia, jotka pitävät polymeeriä yhdessä. Siksi polyeteeni on kiinteää huoneenlämmössä ja sitä voidaan käyttää esimerkiksi ostoskassien valmistamiseen!

Kommentit

• En halua ' t kuten " sähköstaattinen " sentenecissä " Ei-ydinkemiassa kaikki on sähköstaattista vuorovaikutusta. " Mielestäni " coulombic " sopisi paljon paremmin.
• @MaxW ne ovat synonyymejä – Coulombic-vuorovaikutukset ovat Coulomb ' s -lain kuvaamia, elektrostaattisten voimien malli. Se voi olla hieman harhaanjohtava, koska kuulostaa siltä, että varaukset eivät liiku ' t, kun elektronit varmasti liikkuvat. Alkuperäisessä julisteessa käytettiin kuitenkin termiä, ja se on yleinen tapa kuvata voimia, joten käytin sitä myös.