Pytanie:
Jaka jest różnica między wiązaniami fizycznymi i chemicznymi?
Juha
2012-05-04 14:59:36 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Jeśli scharakteryzujesz wiązania chemiczne do dwóch kategorii wiązań fizycznych i chemicznych, jak to zrobisz? Czy nie wszystkie wiązania są chemiczne i fizyczne ?

Z freedictionary.com, wiązania chemiczne:

Dowolne kilku sił, zwłaszcza wiązanie jonowe, wiązanie kowalencyjne i wiązanie metaliczne, przez które atomy lub jony są związane w cząsteczce lub krysztale.

Jakie jest zatem wiązanie fizyczne? W jaki sposób atom powinien być związany z cząsteczką, jeśli te wiązania nie są jednymi. Czym dokładnie są te „siły”?

W odpowiedzi chciałbym zobaczyć listę wiązań chemicznych i fizycznych.

Sprawia, że ​​myślisz ... wiązanie jonowe w solach i wiązanie, które otrzymujesz, gdy naładowane kawałki papieru przyklejają się do grzebienia, są w istocie przyciąganiem elektrycznym, tak? Ale jedno to wiązanie fizyczne, a drugie to wiązanie chemiczne ...
Cztery odpowiedzi:
#1
+21
F'x
2012-05-04 16:23:12 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Krótko mówiąc: definicja wiązania chemicznego nie jest wyjątkowa i jest wyraźnie zarysowaną linią. Najprostszą i najpowszechniejszą definicją jest współdzielenie elektronów między dwoma lub większą liczbą jąder . W przeciwieństwie do tego, często mówi się, że inne interakcje są międzycząsteczkowe (co jest nieco bardziej szczegółowe niż termin „fizyczne”.


W dłuższym komentarzu widzę, że pięć różnych definicji wiązania chemicznego (w porównaniu z oddziaływaniami międzycząsteczkowymi).

  1. Zacznijmy od początku, w tym przypadku używając słów Linusa Paulinga, zdobywcy nagrody Nobla z 1954 roku Nagroda za „określenie natury wiązania chemicznego łączącego atomy w cząsteczki”. W The Nature of the Chemical Bond (1960) podaje następującą definicję:

    Definicja wiązania chemicznego . - Powiemy, że istnieje wiązanie chemiczne między dwoma atomami lub grupami atomów w przypadku, gdy siły działające między nimi są takie jak doprowadzić do powstania agregatu o dostatecznej stabilności, aby chemik mógł uważać go za niezależny gatunek molekularny.

    Wiązanie jest tym, co łączy atomów na m olecules i cząsteczki są definiowane według uznania chemika. Możesz znaleźć tę samą definicję nadal w użyciu w niektórych podręcznikach dla szkół średnich, ale nie jest ona zbyt pomocna…

  2. Zupełnie odwrotnie: traktuj wszystkie interakcje jako chemiczne obligacje , których siła może być różna. Właściwie nie słyszałem tego, zanim szukałem podręczników, aby napisać tę odpowiedź, ale możesz go znaleźć w niektórych podręcznikach, takich jak ten:

    Wiązanie chemiczne to fizyczne zjawisko, w którym związki chemiczne są utrzymywane razem przez przyciąganie atomów do siebie poprzez dzielenie się, a także wymianę elektronów i jest to zjawisko, które jest w pełni opisane przez prawa elektrodynamiki kwantowej. Generalnie silne wiązania chemiczne występują w cząsteczkach, kryształach lub w stałym metalu i organizują atomy w uporządkowane struktury. Słabe wiązania chemiczne są klasycznie wyjaśniane jako efekt polaryzacji między cząsteczkami zawierającymi silne wiązania polarne. Niektóre bardzo słabe oddziaływania podobne do wiązań wynikają również z indukowanych polarności sił Londynu między chmurami elektronów atomów lub cząsteczek. Siły te umożliwiają skraplanie i krzepnięcie gazów obojętnych. Przy najmniejszych mocnych stronach takich interakcji nie ma dobrej operacyjnej definicji tego, co stanowi właściwą definicję „wiązania”.

    Ten pogląd ma pewne podstawy, ponieważ wszystkie interakcje międzyatomowe wynikają z zachowania elektronów układu (oprócz jąder – jąder sił kulombowskich). Nie pozwala to jednak na wyraźne rozróżnienie interakcji, których energie różnią się o rzędy wielkości. Chemicy lubią cząsteczki i lubią klasyfikować rzeczy między wewnątrz- i międzymolekularne, ponieważ jest to ładny model (ułatwiający naszym umysłom obsługę).

  3. Możesz sklasyfikować interakcje energetyczne: zdecyduj, że wiązania chemiczne to te interakcje, które mają energię wyższą niż określony próg , powiedzmy 50 kJ / mol. To sprawia, że ​​wszystko jest przejrzyste i zapewnia, że ​​możesz łatwo klasyfikować interakcje. Jednak wybór progu jest problematyczny.

  4. Wreszcie, moim zdaniem najczęstszym opisem jest przyjrzenie się naturze interakcji i sklasyfikowanie jej zgodnie z pewną konwencją . Dwie inne odpowiedzi do tej pory skupiały się na tej części i wymieniały różne „zwykłe” typy wiązań i interakcji międzycząsteczkowych, więc nie powiem więcej na ten temat.

  5. Ja powiedział pięć typów, prawda? Cóż, piąty jest oczywiście mój. Nie tylko mój, ale także New Oxford American Dictionary , który bardzo mi się podoba:

    wiązanie chemiczne
    a silna siła przyciągania utrzymująca atomy razem w cząsteczce lub krysztale, wynikająca z dzielenia się lub transferu elektronów.

    Krótkie i potężne. Podoba mi się w tym to, że daje ogólne zalecenie, pozwalające dyskutować w indywidualnych przypadkach i niezbyt oparte na konwencji. Jakie są cechy wiązania chemicznego? Cóż, to musi być siła przyciągania między atomami, jasne… ale myślę, że najważniejszym kryterium jest współdzielenie (lub transfer) elektronów . O to przecież chodzi w chemii: opis chmur elektronowych wokół dwóch lub więcej atomów. I myślę, że kiedy to kryterium zostanie zastosowane do listy powszechnie klasyfikowanych typów interakcji, działa całkiem nieźle (bez dogmatyzmu).

    Podoba mi się też to, że dany typ interakcji można rozpatrywać w taki czy inny sposób, w zależności od jego siły. Najlepszym tego przykładem może być wiązanie wodorowe, które jest archetypem wiązania prawie chemicznego…

Teraz: „Co wyraźnie definiuje wiązanie wodorowe?” 3 .. 2 ... 1 ... GO! :RE
@LordStryker łatwe! ;-) Zalecenia IUPAC opublikowane w * Pure Appl. Chem. *, 2011, Vol. 83, nr 8, strony 1637-1641, doi: 10.1351 / PAC-REC-10-01-02
O tak. Wiedziałem, że definicja wiązania H zostanie zaktualizowana, ale tak naprawdę nie widziałem tego artykułu. Bardzo dobrze! Jednak nadal jestem nieco niezadowolony. Jednym z przykładów, które mogę podać, są kryteria dotyczące kąta wiązania H. Im bliżej 180, tym silniejsza więź. Tak więc kontrowersje dotyczą tego, jak ostry może być kąt, zanim przestanie być uważany za wiązanie H. Widziałem tak wielu ludzi (w tym profesorów i studentów) spierających się o to, co jest, a co nie jest wiązaniem typu „H” z powodu „zbyt dużego” kąta od 180. Oczywiście można powiedzieć „jak wiązanie H”, ale to się zaczyna brzmi dla mnie jak żywopłot.
+1 za tak obszerną dyskusję. Numer 5 jest rzeczywiście ładną, zwartą definicją, chociaż aby być pedantycznym, nadal należałoby wprowadzić ilościowy próg dla tego, co rozumie się przez „silny” i kryształ: w przeciwnym razie grupa wielu przeciwnie naładowanych balonów została zaklasyfikowana jako kryształ związany chemicznie.
Jakie jest uzasadnienie rysowania „linii podziału” np. 50 kJ / mol?
@F'x PS nie jest atakiem na ciebie - wykonałeś świetną robotę, katalogując różne typy opisów wiązań powszechnie używanych w chemii. Chciałem zdyskredytować ten sposób klasyfikacji.
#2
+3
Eric Brown
2013-05-04 17:07:11 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Odpowiedź jest taka, że ​​istnieje jeden (a może dwa) rodzaje obligacji. Wiązanie występuje, gdy dwa atomy są przyciągane w sposób korzystny elektrostatycznie. (Oczywiście elektrony i protony podlegają ich kwantowej naturze)

Dlaczego dwa? W kwantowej teorii atomów w cząsteczkach „procedura” jest następująca:

  1. Ustal, czy ścieżka wiązania istnieje między dwoma atomami (atomowa baseny). To jest odpowiedź tak / nie - jest to wiązanie lub brak wiązania - ponieważ jest elektrostatycznie korzystne lub niekorzystne.
  2. Jeśli ścieżka wiązania istnieje, to znak laplaciana gęstości elektronowej w punkcie krytycznym wiązania informuje, czy interakcja jest „kowalencyjna” czy „niekowalencyjna”, chociaż te terminy nie mają ścisłego zastosowania. +/- rok tylko DWA możliwe typy wiązań.

BTW: Laplacian dowolnego pola jest miarą tego, czy gęstość elektronów w danym punkcie jest „zlewem” czy „źródłem”. Rzeczywistość jest taka: istnieje całe, ciągłe spektrum wartości laplackiego. Żaden z nich nie przedstawia siebie jako nazywanego „dipolem” lub „van der Waalsem”

Podsumowując, istnieje jeden język tworzenia więzi, który jest sformułowany w fizyce kwantowej. Nigdy nie usłyszysz o siłach van der Waalsa na lekcjach fizyki [elektrodynamiki kwantowej], ponieważ czegoś takiego nie ma. W równaniu Schroedingera nie ma terminu van der Waalsa.

Różnica między wiązaniami chemicznymi i fizycznymi, jak naucza się na zajęciach, jest prosta: chemia jako całość nie zachwiała przed kwantowym opisem wiązania. Jest to katastrofalnie skomplikowane dla studentów i profesjonalistów w tej dziedzinie, ponieważ istnieje niekończąca się sprzeczka o to, czy coś jest „dipolem-dipolem”, „dipolem indukowanym przez dipol”, czy „trzy centra, dwa elektrony”. Ale to wszystko są argumenty zbudowany na chwiejnym rusztowaniu.

Faktem jest, że zasady fizycznego tworzenia więzi są prawie „nudne”. Drugim faktem jest to, że większość opisów wiązań w chemii zawiera tylko pewne elementy rzeczywistości. Trzeba przyznać chemikom, że muszą szybko i skutecznie opisać niektóre często pojawiające się motywy w wiązaniu - bez uciekania się do obliczeń chemii kwantowej - i wykonali całkiem dobrą robotę. Po prostu te opisy są nieco niejednoznaczne i zawsze otwarte na interpretację, a zatem nie są czysto kwantowe.

#3
+2
leftaroundabout
2012-05-04 15:32:31 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Wszystkie obligacje są oczywiście fizyczne. Ale nie wszystkie wiązania są chemiczne - jako nieco głupi przykład rozważ magnes przymocowany do lodówki, który jest w pewnym sensie wiązaniem fizycznym, ale nie ma wiele wspólnego z chemią.

Definicja, którą zacytowałeś jest w porządku i całkiem wyraźnie pozostawia te rodzaje wiązań, które nie są ujęte jako „ wiązania fizyczne ”. Na przykład siły Van der Waalsa, które nie wiążą cząsteczek w sztywną strukturę kryształu, szczególnie siły dyspersji Londynu, zwykle nie są uważane za wiązania chemiczne, podobnie jak siły, które trzymają razem jądra atomowe lub gwiazdy neutronowe.

Oczywiście żadna z nich nie wiąże razem cząsteczek; jeśli ograniczysz to do tego, masz rację, że każde wiązanie jest jednocześnie fizyczne i chemiczne.

#4
-1
Pranay wandhe
2014-04-27 22:51:43 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Więź oznacza siłę przyciągania. Materia składa się z cząsteczek i atomów. Fizyczna siła przyciągania, która utrzymuje atomy i cząsteczki w materii, nazywa się wiązaniem fizycznym. Siły Vandera Waala, siły kulombowskie są siłami fizycznymi. Wiązanie, które powstaje ze względu na zachowanie atomu, aby stało się stabilne, nazywa się wiązaniem chemicznym. Fizyczne wiązanie wynika z właściwości cząstek zwanych masą, ładunkiem elektrycznym (dodatnim lub ujemnym).



To pytanie i odpowiedź zostało automatycznie przetłumaczone z języka angielskiego.Oryginalna treść jest dostępna na stackexchange, za co dziękujemy za licencję cc by-sa 3.0, w ramach której jest rozpowszechniana.
Loading...