Was hält Atome zusammen? [duplizieren]

In der nichtnuklearen Chemie alles ist elektrostatische Wechselwirkungen. Aus diesem Grund können Sie so viel lernen und vorhersagen, indem Sie „den Elektronen folgen“.

1. Kovalente Bindungen entstehen auch aufgrund elektrostatischer Wechselwirkungen – sie sind konzeptionell nur komplizierter als ionische (eigentlich ionische Bindungen) werden durch Wellenfunktionen genauer beschrieben, wir versuchen nur, die Dinge am Anfang einfach zu halten). Da Elektronen als Wellen existieren, beginnen sie, wenn Sie sie einschränken, seltsame Dinge zu tun (oder was uns seltsam erscheint). Zum Beispiel sind die Formen von Atomorbitalen so, wie sie sind, weil die Elektronen wie stehende dreidimensionale Wellen wirken, die zwischen einem Kern mit positiver Ladung und eingeschlossen sind ein „Nullpunkt“ in unendlicher Entfernung. Wenn Sie zwei Atome nahe beieinander platzieren, interagieren die Elektronen auf verschiedenen Atomen miteinander und die Wellenfunktion wird viel komplizierter. Das Ergebnis ist, dass sich in einigen Atompaaren die Wellenfunktionen zu Bindungsorbitalen verbinden.

Die kurze Antwort auf Ihre erste Frage lautet also: „Molekülorbitale halten Atome in kovalenten Bindungen zusammen, und Diese sind ein Ergebnis elektrostatischer Wechselwirkungen und der Quantennatur von Elektronen. „

2. Ja, ionische Verbindungen sind große Ansammlungen von Ionen, und Sie können“ Moleküle „nicht wirklich definieren. für sie – stattdessen sprechen wir von „Formeleinheiten“, die das niedrigstmögliche Ganzzahlverhältnis der Elemente darstellen, die die Verbindung darstellen. Gruppen kovalent gebundener Atome werden auch durch elektrostatische Wechselwirkungen zusammengehalten, aber da die kovalenten Bindungen so viel stärker sind, Eine molekulare Verbindung kann „allein“ als einzelnes Molekül existieren. Zusammengenommen werden die Kräfte, die Sammlungen von Molekülen zusammenhalten, als van der Waals-Kräfte bezeichnet, wenn sie sich nicht ergeben Es handelt sich nicht um Ionen. In jedem Atom oder Molekül gibt es niemals eine völlig gleichmäßige Ladungsdichte auf der Oberfläche. Für einige Moleküle ist dies extrem (Wasser ist ein gutes Beispiel) und wir sagen, es ist sehr polar oder es hat ein großes Dipolmoment. Dies ist nur eine andere Art zu sagen, dass ein Teil eine negative Ladung und der andere eine positive Ladung hat . In Wasser sieht es so aus (aus wikipedia ):

In diesem Bild bedeutet Rot „mehr Elektronen“ und Blau „weniger Elektronen“. Wasser kann Wasserstoffbrücken bilden, die sehr stark sind elektrostatische Wechselwirkungen. Einige Atome und Moleküle haben eine nahezu gleichmäßige Ladungsdichte auf der Oberfläche. Wir nennen diese „unpolaren“ Moleküle – Edelgase sind gute Beispiele. Selbst Edelgase haben jedoch aufgrund statistisch korrelierter Schwankungen der Elektronendichte, wenn die Atome nahe beieinander liegen, einen sogenannten -induzierten Dipol . Infolgedessen können sogar Edelgase bis zu einem Punkt abgekühlt werden, an dem sie flüssig werden – die sehr, sehr schwachen elektrostatischen Wechselwirkungen halten sie bei niedriger Temperatur zusammen, wenn sie sich nicht sehr schnell bewegen. Diese Kräfte werden London Dispersion Forces genannt – nach dem Typ, der sie zuerst beschrieben hat. Londoner Dispersionskräfte sind wichtig, weil sie in allen Molekülen vorkommen – polar oder nicht. Tatsächlich macht dies die meisten Kunststoffe fest. Polyethylen besteht beispielsweise aus sehr langen Ketten von im Wesentlichen unpolaren Molekülen ( aus Wikipedia ):

Jede Kette wird durch schwache Londoner Dispersionskräfte von den anderen angezogen. Da jede Kette Zehntausende von Atomen aufweist, summieren sich diese winzigen Kräfte schnell große Kräfte zu erzeugen, die das Polymer zusammenhalten. Aus diesem Grund ist Polyethylen bei Raumtemperatur fest und kann zur Herstellung von Einkaufstüten verwendet werden!

Kommentare

• Ich habe keine ' nicht wie " elektrostatisch " im Urteil " In der nichtnuklearen Chemie sind alles elektrostatische Wechselwirkungen. " Ich denke, " coulombisch " wäre eine viel bessere Passform.
• @MaxW sie sind Synonyme – Coulomb-Wechselwirkungen sind solche, die durch das Coulomb-Gesetz ' beschrieben werden, das ein Modell für elektrostatische Kräfte ist. Es könnte ein wenig irreführend sein, weil es sich so anhört, als würden sich die Ladungen nicht bewegen, wenn Elektronen es mit Sicherheit sind. Das Originalplakat verwendete jedoch den Begriff, und es ist eine übliche Art, die Kräfte zu beschreiben, daher habe ich ihn auch verwendet.