Философские аспекты химической связи

[VTur]

Начало было где-то здесь

Где стройная и понятная теория химической связи?

Для построения такой теории нужно изначально ввести строгое определение для термина "химическая связь". Строгого определения нет, в квантовой механики такого и термина нет. Отсюда и теории нет.

[alien308]

Не зови лихо, пока спит тихо. (Самофиксируюсь)

[Droog_Andrey]

Для построения такой теории нужно изначально ввести строгое определение для термина "химическая связь".

Для восьмиклассников:
http://www.primefan.ru/stuff/chem/moodle/bond1.html

[kbob]

Для построения такой теории нужно изначально ввести строгое определение для термина "химическая связь".

Для восьмиклассников:
http://www.primefan.ru/stuff/chem/moodle/bond1.html

http://danilova.ru/phpbb/viewtopic.php?t=2630&start=14

Мы сегодня лепили с Васей молекулы воды и метана из пластилиновых шариков и зубочисток.....

Василий( 4 года) - понимает, что такое химическая связь, умеет ее лепить.

[kbob]

Удалил

[VTur]

Для построения такой теории нужно изначально ввести строгое определение для термина "химическая связь".

Для восьмиклассников:
http://www.primefan.ru/stuff/chem/moodle/bond1.html

Ну, если Вы такой умный, вот и расскажите, как из Ваших ссылок (или рассуждений) рассчитать энергию химической связи (не путайте с энтальпией разрыва связи). Либо укажите квантовохимический оператор химической связи (вы же ее считаете наблюдаемой). Можно в виде элементов эрмитовой матрицы.
Пояснения от alien308 и kbob (как разбирающихся в этом) приветствуются.

[Droog_Andrey]

вот и расскажите, как из Ваших ссылок (или рассуждений) рассчитать энергию химической связи

Я вовсе не претендовал на расчёт энергии. Да и формулировка "энергия связи", строго говоря, некорректна. Следует говорить именно об энергии образования либо разрыва связи по тому или иному механизму.

[kbob]

Для построения такой теории нужно изначально ввести строгое определение для термина "химическая связь".

Для восьмиклассников:
http://www.primefan.ru/stuff/chem/moodle/bond1.html

В конце - хорошая фраза.

Но если вспомнить о том, что все электроны тождественны друг другу, то становится очевидным, что при слиянии электронных облаков атомов становится невозможным отличить их друг от друга. Образовавшееся общее электронное облако испытывает воздействие сразу всех атомных ядер, и поэтому многоатомную систему можно рассматривать как один «атом» с множеством ядер. Такой подход сложнее, но при грамотном использовании даёт более точные результаты.

[kbob]

Химическая связь полезная концепция, но нужно аккуратно подходить.

После изучения физики твердого тела и зонной теории с делокализацией электронов по всему кристаллу, мне было просто удивительно, что электроны в молекулах можно мысленно локализовать на химических связях.
Конечно, в ионных кристаллах электроны можно мысленно локализовать даже на отдельных атомах - ионах и учет только кулоновкого взаимодействия (без перекрывания АО) дает 90% точность по энергии кристаллической решетки.

В органической химии с ее ковалентными связями можно мысленно локализовать два электрона между двумя атомами - и тоже выходит не плохой результат, но сильно доставила молекула бензола! Пришлось придумать целую концепцию ароматичности с делокализацией пи-электронов. Так-же не вписываются в концепцию двухэлектронной-двухатомной связи электронодефицитные молекулы (B₂H₆) или например молекула [Et₄N]₂Fe₆C(CO)₁₆ структура по ссылке http://ptosnm.ru/_files/Moduls/catalog/ ... 729_v1.pdf. Атом углерода в последнем случае образует сколько химических связей?

Казалось бы полная делокализация электронов - является более правильным описанием электронной системы в молекуле, однако существование изоляторов Мотта http://en.wikipedia.org/wiki/Mott_insulator говорит об обратном. Электроны в некоторых случаях могут самостоятельно локализоваться даже в периодическом потенциале.

Особенно интересным случаем перехода локализация-делокализация являеся Вигнеровский кристалл http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D0% ... 0%BB%D0%BB, когда электроны взаимодействуют только с полем положительного, равномерно распределённого заряда (атомных ядер нет).

Я лично думаю, что в некоторых случаях электроны могут быть действительно делокализованы по всей органической молекуле, Электропроводящие полимеры http://ru.wikipedia.org/wiki/Электропроводящие_полимеры и искать каким именно химическим связям принадлежат эти электроны смысла нет.

[kbob]

Кстати метод резонирующих валентных связей пытались применить для описание высокотемпературной сверхпроводимости
http://en.wikipedia.org/wiki/Resonating ... ond_theory, но как то неудачно получилось.

[VTur]

Представление о локализации пары электронов - чисто химическое. Электроны одноименно заряженные частицы, и если рассматривать их как шарики, то по закону Кулона они должны разойтись на противоположные стороны молекулы. Действие ядер тут совсем ни при чем. Вся эта льюисовская и поллинговская модель совершенно не физична (см. теорему Ирншоу), но наглядна и используется в химии в методических целях. Объяснить устойчивость такой системы можно только на основе электронной плотности - вероятностного распределения электронов в пространстве. Сейчас я не дома, ео ссылки на статьи можно посмотреть в последней книге Грибова (или Новосадова, не помню).

В наиболее продвинутых теориях твердого тела - электроны квазичастицы. В некоторых теориях у них мнимая масса. Но это очень хорошие и точные теории.

[kbob]

Представление о локализации пары электронов - чисто химическое. Электроны одноименно заряженные частицы, и если рассматривать их как шарики, то по закону Кулона они должны разойтись на противоположные стороны молекулы. Действие ядер тут совсем ни при чем. Вся эта льюисовская и поллинговская модель совершенно не физична (см. теорему Ирншоу), но наглядна и используется в химии в методических целях. Объяснить устойчивость такой системы можно только на основе электронной плотности - вероятностного распределения электронов в пространстве. Сейчас я не дома, ео ссылки на статьи можно посмотреть в последней книге Грибова (или Новосадова, не помню).

В наиболее продвинутых теориях твердого тела - электроны квазичастицы. В некоторых теориях у них мнимая масса. Но это очень хорошие и точные теории.

Как вы без локализации электронов объясните существование изоляторов Мотта и вигнеровский кристалл?

P.S. В любых приличных теориях твердого тела электроны проводимости и дырки это квазичастицы. "Электроны" не участвующие в проводимости являются электронами в прямом смысле, эти электроны в частности могут определять магнитные и диэлектрические свойства твердых тел.

P.S.S Электроны в отличие от шариков обладают спином = 1/2 и подчиняются статистике Ферми — Дирака и принципу запрета Паули.

[Yurii]

VTur,
для начала советовал бы Вам ознакомиться с книгой Дмитриева И. и Семёнова С. "Квантовая химия — ее прошлое и настоящее. Развитие электронных представлений о природе химической связи.".

[VTur]

Как вы без локализации электронов объясните существование изоляторов Мотта и вигнеровский кристалл?

P.S. В любых приличных теориях твердого тела электроны проводимости и дырки это квазичастицы. "Электроны" не участвующие в проводимости являются электронами в прямом смысле, эти электроны в частности могут определять магнитные и диэлектрические свойства твердых тел.

P.S.S Электроны в отличие от шариков обладают спином = 1/2 и подчиняются статистике Ферми — Дирака и принципу запрета Паули.

1. В химии (в теории хим. связи) рассматриваются именно частицы, летающие по молекуле и в основном, по Льюису, локализованые в прмежутке между атомами. В твердом теле (если не брать книжки для студентов), локализация - это максимум распределения волновой функции. Если максимум острый, а бока быстро спадают - говорят о локализации. И хотя произносят слово "электрон" имеется в виду не круглый шарик, а квадрарат волновой функции, либо амплитуда вероятности.
2. Ну да.
3. добавлю, ... если они не взаимодействуют друг с другом. Если взаимодействуют и взаимодействие нельзя отправить в теорию возмущений, то четное число электронов - бозон и подчиняется Бозе-Эйнштейну. Точно также и с ядрами и другими частицами.

[VTur]

VTur,
для начала советовал бы Вам ознакомиться с книгой Дмитриева И. и Семёнова С. "Квантовая химия — ее прошлое и настоящее. Развитие электронных представлений о природе химической связи.".

Лучше - Кванты. Справочник концепций.
Ну, а самая бестолкова книга, которую я читал про химическую связь - Бердетт, Химическая связь. Автор квантовой механики не знает в принципе.

[sanya1024]

[VTur]

Конешно офф-топ, но как быть, если значительная часть моих знакомых действительно считает, что внутри молекулы летвют электроны. И ни какие математические доказательства не помогают.
Ну, а автор темы никак себя не прояаляет.

[ Post made via Android ]

[Droog_Andrey]

Ну "внутри молекулы летают электроны" - вполне себе рабочая модель. Избыточная, но точная.

А "на самом деле" существуют лишь квантовые состояния, и то в том или ином приближении, диктуемом мерой изолированности рассматриваемого объекта от его окружения.

[VTur]

Ну "внутри молекулы летают электроны" - вполне себе рабочая модель. Избыточная, но точная.

Речь о том, что это удобная методическая модель для объяснения на пальцах. Она чисто классическая и много из нее не извлечь.
Для количественных данных нужно переходить к волновой функции и операторам.

[Droog_Andrey]

Я имею в виду рассмотрение множества точечных частиц. Всё равно же их координаты вбиваются в интегралы.