Водород энергия взаимного притяжения

Рис. 18. Схематическая диаграмма потенциальной энергии молекулы газообразного хлористого водорода, находящегося в состоянии с наименьшей электронной энергией. Плавная кривая выражает зависимость полной потенциальной энергии молекулы от расстояния между ядрами. Горизонтальные линии внутри этой кривой обозначают возможные значения колебательной энергии. Кроме того, тонкими горизонтальными черточками обозначены энергетические уровни, связанные с вращением. Нижние колебательные уровни расположены на равных расстояниях друг от друга (т. е. так, как это изображено на рис. 17). Обратите внимание, что расстояние между более высоко расположенными уровнями убывает с ростом энергии и амплитуды колебаний. При некоторых больших значениях номера колебательного уровня V (так называемого колебательного квантового числа) энергия колебаний превосходит максимальную энергию взаимного притяжения двух атомов. В этом случае расстояние между атомами возрастает неограниченно, и молекула диссоциирует.

Различные газы (воздух, азот, кислород, неон, водород, гелий и др.) н их смеси являются наиболее распространенными рабочими телами низкотемпературных установок. Молекулы газов находятся в непрерывном движении. Силы взаимодействия между ними определяются индивидуальными свойствами вещества, строением молекул и значениями давления и температуры. Известно, что интенсивность молекулярного движения обусловливает определенное значение температуры и кинетической энергии, а сила межмолеку-лярного сцепления определяет агрегатное состояние вещества и потенциальную энергию. Несмотря на то, что молекулы газов движутся с большими скоростями, силы взаимного притяжения могут быть весьма значительными и с ними необходимо считаться. Кроме того, при определенных условиях (большие давления и плотности) на свойства газа влияют размеры молекул. Вместе с тем при невысоких температурах (относительно температуры насыщения) и высоких давлениях (плотность газа мала, расстояние между отдельными молекулами несравнимо больше размеров молекул) кинетическая энергия газа значительно больше потенциальной и последней можно пренебречь, т. е. считать, что силы межмолекулярного сцепления отсутствуют. При этих же условиях можно пренебречь размерами молекул, так как они значительно меньше расстояний между ними. Такой модели в молекулярно-кинетической теории соответствует [c.6]

Существует много доказательств тому, что молекулы веществ, и в частности хлористого водорода, колеблются. При этих колебаниях расстояние между атомами, конечно, непрерывно меняется. За счет энергии колебания атомы сближаются, до тех пор пока их не остановит взаимное отталкивание электронов и ядер. После этого движение происходит в обратном направлении (атомы расходятся) до тех пор, пока их не остановит притяжение электронов обоими ядрами. Таким образом, колебательное движение в целом определяется взаимодействием определенного количества колебательной энергии и взаимного притяжения и отталкивания электронов и ядер. Атомы будут продолжать это движение назад и вперед до тех пор, пока не изменится одно из этих условий. [c.71]

В результате увеличения плотности упаковки облегчается возможность возникновения сил притяжения между атомами соседних макромолекул, в частности, имеет место образование водородных связей, т. е. связей за счет сил взаимного притяжения между атомами водорода и другими атомами соседних цепей. Эти силы проявляют себя как слабые поперечные связи. Несмотря на небольщую энергию отдельной связи, они из-за чрезвычайной многочисленности приводят к значительному увеличению прочности волокна. [c.78]

Количественный расчет для водорода (Гейтлер и Лондон, 1927 г.)" дал результаты, показанные на рис. II1-37. Как видно из последнего, при параллельных спинах электронов между обоими атомами имеет место только отталкивание, тогда как при антипараллельных спинах последовательное сближение атомов ведет сперва к нарастанию притяжения, которое переходит в отталкивание лишь на очень малых расстояниях. Максимальное взаимное притяжение отвечает минимуму энергии системы и соответствует нормальному расстоянию между ядрами в молекуле Н2 (0,74 А). Характерное для этой молекулы распределение электронной плотности показано на рис. 1П-38 (цифрами /—6 у кривых равной электронной плотности отмечено ее нарастание). [c.93]

Два атома водорода, находящиеся на большом расстоянии друг от друга, не оказывают взаимного влияния. Но при сближении они начинают взаимодействовать. Два ядра с одинаковыми положительными зарядами отталкиваются, и два электронных облака также отталкиваются друг от друга. Однако самым важным взаимодействием оказывается притяжение между ядром одного атома и электронным облаком другого атома. При сближении атомов их электронные облака втягиваются в область между ядрами (рис. 12-1, г). Комбинация двух ядер и двух электронов устойчивее (имеет более низкую энергию), чем два изолированных ядра, каждое со своим электроном. Чем больше сближаются ядра, тем больше возрастает в пространстве между ними электронная плотность, тем ниже становится [c.511]

Размещение электронов в атомах. Если атом находится в основном (невозбужденном) состоянии, то его электроны занимают самые низкие по энергиям орбитали. Однако энергия орбиталей в многоэлектронных атомах зависит не только от притяжения электронов к ядру, но и отталкивания его от остальных электронов. В многоэлектронном атоме внутренние электронные уровни экранируют (заслоняют) электроны, расположенные на внещних энергетических уровнях, от действия заряда ядра. Поэтому энергия притяжения электронов внещнего уровня к ядру меньше энергии притяжения электронов внутренних уровней. Взаимное влияние электронов друг на друга вызывает изменение последовательности возрастания энергии орбиталей по сравнению с последовательностью возрастания энергии орбита-лей в атоме водорода. [c.18]

Следовательно, чтобы молекула Нз реально существовала, необходимо, чтобы силы притяжения и отталкивания уравновешивали друг друга. При этом условии происходит взаимное перекрывание атомных орбиталей с антипараллельными спинами электронов. В области перекрывания, которое находится между ядрами, возникает повышенная электронная плотность. Она притягивает к себе оба ядра атомов водорода. При этом образуется достаточно прочная молекула, так как такое состояние отвечает минимуму энергии и определенной длине связи (рис. 9). [c.62]

Электрон в атоме водорода занимает определенный энергетический уровень, который является наинизшим, если атом не возбужден и находится в изолированном состоянии. При сближении двух атомов их электроны испытывают притяжение со стороны обоих ядер, которое возрастает по мере уменьшения расстояния между ними, и в пространстве между ядрами уровень потенциальной энергии электрона понижается. Вследствие этого объединение двух ядер и одного электрона в единую систему — энергетически выгодный процесс. Присутствие второго электрона усложняет картину вследствие взаимного влияния электронов. Как известно, обладая отрицательным зарядом, электроны отталкиваются друг от друга. Этот эффект называется корреляцией зарядов. Но кроме этого у электрона имеется собственное электромагнитное поле, характеризуемое его спином. Электроны с параллельными (одинаково направленными) спинами отталкиваются друг от друга, а электроны с антипараллельными спинами сближаются, стягиваясь в электронную пару. Этот эффект называется корреляцией спинов ив совокупности с корреляцией зарядов определяет суммарный эффект взаимного влияния электронов — корреляцию электронов. [c.46]

Основным видом связи атомов в молекуле является ковалентная связь. Посмотрим, как образуется такая связь на примере двух атомов водорода. Каждый свободный атом имеет по одному электрону на нижнем уровне (15). При сближении атомов между ними начинается взаимодействие. Можно откладывать энергию взаимодёйствия взм этих атомов в зависимости от расстояния между ними (рис. 159). На больших расстояниях атомы независимы друг от друга ( взм =0), но по мере сближения между ними начинают действовать силы притяжения или отталкивания, в зависимости от взаимной ориентации спинов. Если спины параллельны, то электроны находятся в одинаковом состоянии (все четыре квантовых числа равны) и поэтому стремятся возможно дальше находиться друг от-друга в пространстве. Ядра, имеющие одинаковый электрический заряд, отталкиваются друг От друга. Поэтому для сближения атомов надо затратить энергию за счет какого-нибудь дополнительного источника. Энергия взаимодействия атомов растет, когда внешняя сила заставляет их сближаться (пунктирная кривая на рис. 159). Если же спины обоих электронов направлены в равны е/ с т о р о и ы, то они стремятся образовать устойчивую оболочку с суммарным спином, равным нулю, подобную оболочке атома гелия, который также имеет два электрона на уровне 1 2. Образование такой оболочки приводит к появлению сил притяжения между атомами. Энергия системы в этом случае убывает по мере сближения атомов, так что часть ее должна быть отвё- [c.313]

Из рис. 65 видно, что минимум энергии на этой кривой лежит намного выше, чем минимум энергии на кривой II, так что стабильной оказывается молекула Н2, построенная из атомов, а не из ионов. Как уже было отмечено ранее (см. стр. 244 и сл.), гомеополярная связь осуществляется путем спаривания электронов. Притяжение между двумя атомами водорода возникает только в том случае, если их электроны обладают противоположными спинами. Атомы водорода с электронами, обладающими одинаковыми спинами, взаимно отталкиваются. [c.323]

Вклад каждой из этих ионных структур в общую величину энергии составляет по 2%, всего, следовательно, 4%. Таким образом получают величины = 92 — 94,5 ккал и г = 0,77 А. Это показывает, что, по-видимому, любая атомная связь, даже в молекуле водорода, должна иметь частично ионный характер. Этот вклад ионных структур тем больше, чем ближе могут подойти друг к другу Н-ядра (кулонов-ская энергия притяжения). Наиболее точно этот расчет удалось выполнить Джемсу и Кулиджу [33], которые учли также взаимное отталкивание обоих электронов они получили = 108,8 ккал, г = 0,74 А. [c.22]

Механизм образования химической связи удобнее всего рассмотреть на примере образования молекулы водорода из атомов. Формула электронной конфигурации ато1 водорода — 15, т. е. у него имеется только один неспарен ный электрон. В соответствии с законами квантовой механики атом водорода, содержащий неспаренный электрон, находится в неустойчивом состоянии, поскольку обладает избытком потенциальной энергии. Такой атом будет притягивать к себе другой атом водорода при условии, если спин его электрона имеет противоположное направление. Взаимное притяжение атомов приводит к тому, что их атомные орбитали перекроются, при этом оба электрона станут в равной мере принадлежать обоим атомам, т. е. образуется пара электронов с противоположно направленными спинами, которая осуществляет химическую связь. Электронное облако, образуемое этой парой электронов, охватывает, связывает воедино ядра обоих взаимодействующих атомов. Такая связывающая два одинаковых атома двухэлектронная связь называется ковалентной. [c.69]

Рассмотрим образование ковалентной химической связи между двумя атомами водорода (Н и Н ). При сближении атомов водорода между ними возникают разные виды взаимодействия отталкивание между ядрами, отталкивание между электронами, притяжение каждого из электрона к ядрам. Следо-вате. 1ьно, чтобы молекула реально существовала, необходимо, чтобы силы притяжения и отталкивания уравновешивали друг друга. При этом условии происходит взаимное перекрывание атомных орбиталей с антипараллельными спинами электронов. В области перекрывания, которое находится между ядрами, возникает повышенная электронная плотность. Она притягивает к себе оба ядра атомов водорода. При этом образуется достаточно прочная молекула, так как такое состояние отвечает минимуму энергии и определенной длине связи (рис. 8). [c.70]

Квантовые состояния атома. Благодаря малым размерам и большой массе ядро А. можно приближенно считать точечным и покоящимся в центре масс А. и рассматривать А. как систему электронов, движущихся вокруг неподвижного центра-ядра. Полная энергия такой системы равна сумме кинетич. энергий Т всех электронов и потенциальной энергии и, к-рая складывается из энергии притяжения электронов ядром и энергии взаимного отталкивания электронов друг от друга. А. подчиняется законам квантовой механики его осн. характеристика как квантовой системы-полная энергия -может принимать лишь одно из значений дискретного ряда , < < 3 <. .. промежут. значениями энергии А. обладать не может. Каждому из разрешенных значений соответствует одно или неск. стационарных (с не изменяющейся во времени энергией) состояний А. Энергия может изменяться только скачкообразно-путем квантового перехода А. из одного стационарного состояния в другое. Методами квантовой механики можно точно рассчитать для одноэлектронных А,-водорода и водородоподобных = —h RZ /n , где й-постоянная Планка, с-скорость света, целое число и = 1, 2, 3,. .. определяет дискретные значения энергии и наз. главным квантовым числом R-постоянная Ридберга (йсК = 13,6 эВ). При использовании СИ ф-ла для выражения дискретных уровней энергии одноэлектронных А. записывается в виде [c.214]

На рис. 5 а и 5 б показаны типичные примеры изотерм адсорбции водорода на восстановленных металлических катализаторах. Для понимания явления адсорбции и свойств поверхности адсорбентов следовало бы при помощи статистики тщательно проанализировать полученные экспериментально изотермы адсорбции. Однако в этом направлении сделано еще очень мало. Вилкинс [42] изучил ван-дер-ваальсову адсорбцию гелия, азота и других газов на платиновой фольге и пришел к выводу, что отклонения от лангмюровского типа адсорбции обусловлены взаимным притяжением адсорбированных частиц. Хелсей и Тейлор [43] применили к изотерме адсорбции водорода на вольфраме, полученной Франкенбургом, уравнение, которое вывели Фаулер и Гугенгейм при помощи статистической механики. Они пришли к заключению, что основная часть изотермы, подчиняющаяся уравнению Фрейндлиха, может быть теоретически объяснена, если предположить экспоненциальное распределение мест с различными энергиями активации. Ими было показано, что другое предположение, а именно предположение о взаимном отталкивании адсорбированных на однородной поверхности. частиц, поведимому, менее удовлетворительно. Подобный анализ провел и Сипе [44]. [c.329]

Таким образом, в центральных силовых трубках атома водорода возрастание кулоновской силы (AF) притяжения зарядов приводит к снижени о промежутка вре.мени (,Ат) взаимного обмена энергией электрона и протона, а снижение кулоновской силы к повышению этого времени. Поэтому произведение [c.45]

Образование химической связи между атомами водорода в На по Гейтлеру и Лондону обусловлено, таким образом, тем, что движение электронов с антипараллельными спинами около обоих ядер (а и Ь) приводит к перекрыванию (взаимопроникновению) электронных облаков и росту плотности электронного облака ( ) в межъя-дерном пространстве, образованию связывающей орбитали. Положительно заряженные ядра притягиваются к области повышенной плотности электронных облаков (притяжение преобладает над взаимным отталкиванием ядер), потенциальная энергия системы понижается и образуется устойчивая молекула На. [c.98]

Существуют два основных подхода к теории образования комплексных соединений. С точки зрения электростатического подхода образование комплексного соединения происходит за счет кулоиовского притяжения частиц и их взаимной поляризации. Важную роль играет энергия кристаллической решетки (III 8 доп. 1). Например, при взаимодействии аммиака с H l ион водорода одновременно притягивается и ионом хлора, и азотом аммиака. Так как притяжение азотом в сумме энергетически выгоднее, образуется соль аммония с катионом. NHi" и анионом 1 , на которые она и распадается при растворении в воде. [c.261]

В многоэлектронных атомах сильное притяжение электронов к высокозарядному ядру резко снижает их уровни энергии, характеризующие орбитали. Это видно из рис. 15, на котором приведены уровни энергии для атомов водорода и меди. Масштаб в относительном расположении уровней по оси энергии не соблюден, так как энергия притяжения 15-электрона к ядру атома Си почти в 1000 раз превышает энергию притяжения электрона к ядру атома Н. Кроме того, взаимное влияние электронов друг на друга в многоэлектронном атоме искажает формы АО и изменяет порядок в расположении уровней энергии электрона. В примере с водородом и медью это видно на провале заполненной З -подорбиты ниже 45-подорбиты в атоме [c.40]

Были подробно исследованы процессы образования комплексов иона меди Си (II) с полиакриловой и полиметакриловой кислотами [16, 33, 34]. Высокое сродство этих полимерных кислот к катиону частично объясняется их взаимным электростатическим притяжением. Этот эффект можно рассчитать, так как свободная электрическая энергия отрыва от полимерного аниона (двухзарядный ион меди) вдвое больше Д/ эл, которая соответствует диссоциации иона водорода и может быть рассчитана на основании результатов титрования. Однако даже после учета влияния электростатического эффекта способность полимера к комплексообразова-нию подтверждает крайне высокую локальную концентрацию карбоксильных групп внутри полимерной спирали, и сравнение спектров комплексов ион медп-полимерная кислота и ион меди-уксусная кислота позволяет сделать вывод о том, что ион меди координационно связан с четырьмя анионными остатками карбоксильных групп [35]. Данные, полученные при различных концентрациях полимера в растворе, отчетливо показывают, что образование комплекса происходит почти исключительно с участием карбоксильных групп одной и той ке макромолекулы. [c.21]