Автор Девушка-Солнце задал вопрос в разделе Естественные науки
кто объяснит, что происходит когда два атома водорода объединяются в молекулу? и получил лучший ответ
Ответ от ЂракторХит[гуру]
Электроны не двигаются вокруг ядер в нашем привычном понимании
Понять это нелегко, не будучи знакомым с квантовой физикой
Ответ от Rafael ahmetov[гуру]
ТракторХит дал очень хорошие картинки. Пользуясь ими, попытаюсь объяснить. Помните слова из басни Крылова "Ягненок в жаркий день зашел к ручью, напиться". Так вот, представим себе этого ягненка (электрон) на зеленой лужайке (атомная s-орбиталь, закрашенная зеленым, на левом рисунке) . Ручья нет, но есть небольшое озерцо или лужу (ядро атома) . Ягненок свободно (где хочет) гуляет по лужайке, щиплет травку, но так как ему время от времени хочется пить, то он не уходит далеко от озерца, озерцо "удерживает его возле себя". Поэтому, территория, на которой он гуляет, очень близка к окружности. Где именно в данный момент времени находится ягненок, предсказать невозможно, но наверняка можно сказать, что он не уйдет далеко от озерца. То же самое и со вторым ягненком. Теперь рассмотрим правый рисунок. Здесь два озерца, причем расстояние между озерцами меньше удвоенного радиуса окружности на левом рисунке, и два ягненка на этой лужайке. Каждый из них ходит сам по себе, но в пределах зеленой области, так как по-прежнему, не может отойти далеко от озерца. Понятно, что они не могут оба одновременно быть в одной точке, но время от времени могут оказаться недалеко друг от друга. Понятно, что обоим выгоднее находиться где-то между озерцами, так как оттуда ближе к одному из озерков. Но положение каждого ягненка в любой конкретный момент времени непредсказуемо. Каждый из них может оказаться в любой точке лужайки. Теперь, перейдем вновь к ядрам и электронам. Так как с точки зрения электростатики они (ядра и электроны) равноправны, то не только ядра удерживают электроны, но и электроны удерживают ядра. Поскольку в молекуле их два, то каждое ядро к двум электронам притягивается сильнее, чем к одному, особенно, когда они оба оказываются в пространстве между ядрами, и ядра не разлетаются а удерживаются вблизи друг друга, образуя молекулу.
Теперь немного "математики". Движение электронов описывается некоторой волновой функцией, значение квадрата которой в любой точке пространства равно плотности вероятности нахождения (пребывания) электрона в данной точке. Обозначим значение волновой функции одного электрона в какой-либо точке "а", а второго электрона "b". Понятно, что в разных точках пространства они различны, но в данном случае, сама величина "а" или "b" для нас не имеет значения. В отдельных атомах плотности вероятности равны a^2 и b^2, а их сумма (a^2+b^2). При образовании молекулы две атомные орбитали (АО) преобразуются в две молекулярные орбитали (МО) , связывающую и разрыхляющую. Волновая функция связывающей МО равна сумме волновых функций АОй, т. е (а+b), а волновая функция разрыхляющей МО равна разности волновых функций АО, т. е (а-в) . Для нахождения плотности вероятности нахождения электрона на каждой МО мы должны волновые функции этих МО возвести в квадрат. Для связывающей МО получаем плотность вероятности равна (a+b)^2=a^2+2*a*b+b^2, т. е на величину 2*а*b больше, чем на двух атомных. Аналогично, для разрыхляющей МО плотность вероятности равна (a-b)^2=a^2-2*a*b+b^2, т. е на величину 2*а*b меньше, чем для двух атомных. Электроны находятся на той МО, для которой плотность вероятности больше, т. е на связывающей МО. Вот за счет этой разницы +2*а*b и обеспечивается связывание двух атомов в молекулу.
ТракторХит дал очень хорошие картинки. Пользуясь ими, попытаюсь объяснить. Помните слова из басни Крылова "Ягненок в жаркий день зашел к ручью, напиться". Так вот, представим себе этого ягненка (электрон) на зеленой лужайке (атомная s-орбиталь, закрашенная зеленым, на левом рисунке) . Ручья нет, но есть небольшое озерцо или лужу (ядро атома) . Ягненок свободно (где хочет) гуляет по лужайке, щиплет травку, но так как ему время от времени хочется пить, то он не уходит далеко от озерца, озерцо "удерживает его возле себя". Поэтому, территория, на которой он гуляет, очень близка к окружности. Где именно в данный момент времени находится ягненок, предсказать невозможно, но наверняка можно сказать, что он не уйдет далеко от озерца. То же самое и со вторым ягненком. Теперь рассмотрим правый рисунок. Здесь два озерца, причем расстояние между озерцами меньше удвоенного радиуса окружности на левом рисунке, и два ягненка на этой лужайке. Каждый из них ходит сам по себе, но в пределах зеленой области, так как по-прежнему, не может отойти далеко от озерца. Понятно, что они не могут оба одновременно быть в одной точке, но время от времени могут оказаться недалеко друг от друга. Понятно, что обоим выгоднее находиться где-то между озерцами, так как оттуда ближе к одному из озерков. Но положение каждого ягненка в любой конкретный момент времени непредсказуемо. Каждый из них может оказаться в любой точке лужайки. Теперь, перейдем вновь к ядрам и электронам. Так как с точки зрения электростатики они (ядра и электроны) равноправны, то не только ядра удерживают электроны, но и электроны удерживают ядра. Поскольку в молекуле их два, то каждое ядро к двум электронам притягивается сильнее, чем к одному, особенно, когда они оба оказываются в пространстве между ядрами, и ядра не разлетаются а удерживаются вблизи друг друга, образуя молекулу.
Теперь немного "математики". Движение электронов описывается некоторой волновой функцией, значение квадрата которой в любой точке пространства равно плотности вероятности нахождения (пребывания) электрона в данной точке. Обозначим значение волновой функции одного электрона в какой-либо точке "а", а второго электрона "b". Понятно, что в разных точках пространства они различны, но в данном случае, сама величина "а" или "b" для нас не имеет значения. В отдельных атомах плотности вероятности равны a^2 и b^2, а их сумма (a^2+b^2). При образовании молекулы две атомные орбитали (АО) преобразуются в две молекулярные орбитали (МО) , связывающую и разрыхляющую. Волновая функция связывающей МО равна сумме волновых функций АОй, т. е (а+b), а волновая функция разрыхляющей МО равна разности волновых функций АО, т. е (а-в) . Для нахождения плотности вероятности нахождения электрона на каждой МО мы должны волновые функции этих МО возвести в квадрат. Для связывающей МО получаем плотность вероятности равна (a+b)^2=a^2+2*a*b+b^2, т. е на величину 2*а*b больше, чем на двух атомных. Аналогично, для разрыхляющей МО плотность вероятности равна (a-b)^2=a^2-2*a*b+b^2, т. е на величину 2*а*b меньше, чем для двух атомных. Электроны находятся на той МО, для которой плотность вероятности больше, т. е на связывающей МО. Вот за счет этой разницы +2*а*b и обеспечивается связывание двух атомов в молекулу.
Ответ от *** Меркурий***[гуру]
У атома водорода всего один электрон.
При контакте двух атомов водорода их электроны коллективизируются, т. е. оба электрона располагаются на одном слое, который оказывается общим для обоих атомов. Такие электроны называют спаренными.
Этот общий электронный слой, отрицательный заряд которого в основном находится между ядрами, объединяет и связывает оба протона — ядра атомов водорода. Образуется молекула Н2.
Таким образом, ковалентная связь возникает за счет того, что пара валентных электронов двух (или нескольких) атомов объединяется на одном незаполненном электронном слое, т. е. электроны спариваются.
У атома водорода всего один электрон.
При контакте двух атомов водорода их электроны коллективизируются, т. е. оба электрона располагаются на одном слое, который оказывается общим для обоих атомов. Такие электроны называют спаренными.
Этот общий электронный слой, отрицательный заряд которого в основном находится между ядрами, объединяет и связывает оба протона — ядра атомов водорода. Образуется молекула Н2.
Таким образом, ковалентная связь возникает за счет того, что пара валентных электронов двух (или нескольких) атомов объединяется на одном незаполненном электронном слое, т. е. электроны спариваются.
Ответ от 3 ответа[гуру]
Привет! Вот подборка тем с похожими вопросами и ответами на Ваш вопрос: кто объяснит, что происходит когда два атома водорода объединяются в молекулу?