Wat houdt atomen bij elkaar? [duplicate]

In niet-nucleaire chemie alles is elektrostatische interacties. Dit is waarom je zoveel kunt leren en voorspellen door de elektronen te volgen.

1. Covalente bindingen worden ook gevormd door elektrostatische interacties – ze zijn conceptueel gewoon ingewikkelder dan ionische (eigenlijk ionische bindingen worden nauwkeuriger beschreven door golffuncties, we proberen de dingen in het begin eenvoudig te houden). Omdat elektronen bestaan als golven, beginnen ze rare dingen te doen als je ze opsluit (of wat ons vreemd lijkt). De vormen van atomaire orbitalen zijn bijvoorbeeld helemaal zoals ze zijn, omdat de elektronen zich gedragen als staande, driedimensionale golven die vastzitten tussen een kern met een positieve lading en een “nulpunt” op oneindige afstand. Wanneer je twee atomen dicht bij elkaar plaatst, werken de elektronen op verschillende atomen met elkaar in wisselwerking, en wordt de golffunctie veel gecompliceerder. Het resultaat is dat in sommige atomenparen de golffuncties combineren om bindingsorbitalen te vormen.

Dus het korte antwoord op je eerste vraag is: “Moleculaire orbitalen houden atomen bij elkaar in covalente bindingen, en die zijn het resultaat van elektrostatische interacties en de kwantum-aard van elektronen. “

2. Ja, ionische verbindingen zijn grote verzamelingen ionen, en je kunt” moleculen “niet echt definiëren voor hen – in plaats daarvan hebben we het over formule-eenheden, die de laagst mogelijke verhouding van hele getallen zijn van elementen die de verbinding vertegenwoordigen. Groepen van covalent gebonden atomen worden ook bij elkaar gehouden door elektrostatische interacties, maar aangezien de covalente bindingen zo veel sterker zijn, een moleculaire verbinding kan “op zichzelf” bestaan als een enkel molecuul. Gezamenlijk worden de krachten die verzamelingen moleculen bij elkaar houden van der Waals-krachten genoemd als ze dat niet doen Er zijn geen ionen bij betrokken. In elk atoom of molecuul is er nooit een volledig uniforme ladingsdichtheid op het oppervlak. Voor sommige moleculen is dit extreem (water is een goed voorbeeld) en we zeggen dat het erg polair is, of dat het een groot dipoolmoment. Dit is gewoon een andere manier om te zeggen dat het ene deel een negatieve lading heeft en het andere een positieve lading . In water ziet het er als volgt uit (van wikipedia ):

Op deze foto betekent rood “meer elektronen” en blauw betekent “minder elektronen.” Water kan waterstofbruggen vormen, die erg sterk zijn elektrostatische interacties. Sommige atomen en moleculen hebben een bijna uniforme ladingsdichtheid op het oppervlak. We noemen deze “niet-polaire” moleculen – edelgassen zijn goede voorbeelden. Zelfs edelgassen hebben echter een door geïnduceerde dipool als gevolg van statistisch gecorreleerde fluctuaties in elektronendichtheid wanneer de atomen dicht bij elkaar zijn. Als gevolg hiervan kunnen zelfs edelgassen worden gekoeld tot het punt waarop ze vloeibaar worden – de zeer, zeer zwakke elektrostatische interacties zullen ze bij lage temperatuur bij elkaar houden, wanneer ze niet erg snel bewegen. Deze krachten worden London Dispersion Forces genoemd – naar de man die ze als eerste beschreef. De Londense dispersiekrachten zijn belangrijk, omdat ze in alle moleculen voorkomen – polair of niet. Dit is in feite wat de meeste kunststoffen solide maakt. Polyethyleen is bijvoorbeeld gemaakt van zeer lange ketens van in wezen niet-polaire moleculen ( van wikipedia ):

Elke ketting wordt tot de andere aangetrokken door zwakke Londense dispersiekrachten, maar aangezien elke ketting tienduizenden atomen heeft, tellen die kleine krachten snel op om grote krachten te maken die het polymeer bij elkaar houden. Dit is de reden waarom polyethyleen bij kamertemperatuur vast is en kan worden gebruikt om dingen als boodschappentassen van te maken!

Opmerkingen

• Ik don ' t like " elektrostatisch " in de veroordeling " In niet-nucleaire chemie zijn alles elektrostatische interacties. " Ik denk dat " coulombic " zou veel beter passen.
• @MaxW het zijn synoniemen – Coulombische interacties worden beschreven door de wet van Coulomb ' s, die een model is van elektrostatische krachten. Het is misschien een beetje misleidend omdat het klinkt alsof de ladingen ' niet bewegen, terwijl elektronen dat zeker zijn. De originele poster gebruikte de term echter, en het is een gebruikelijke manier om de krachten te beschrijven, dus ik heb hem ook gebruikt.