Ако виждаш това съобщение, значи уебсайтът ни има проблем със зареждането на външни ресурси.

If you're behind a web filter, please make sure that the domains *.kastatic.org and *.kasandbox.org are unblocked.

Основно съдържание

Дължина на връзката и енергия на връзката

Една двуатомна молекула може да бъде представена чрез крива на потенциалната енергия, която показва зависимостта на потенциалната енергия от разстоянието между двата атома (наречено междуядрено разстояние). От тази графика можем да определим равновесната дължина на връзката (междуядреното разстояние при минимална потенциална енергия) и енергията на връзката (енергията, необходима за разделяне на двата атома). Създадено от Сал Кан.

Искаш ли да се присъединиш към разговора?

Все още няма публикации.
Разбираш ли английски? Натисни тук, за да видиш още дискусии в английския сайт на Кан Академия.

Видео транскрипция

Ако разполагаш с проба чист водород е твърде вероятно отделните водородни атоми в тази проба да не са просто отделни атоми, които се носят наоколо, а много от тях, даже повечето от тях, да са свързани един с друг, образувайки това, което е познато като двуатомен водород, който записваме като Н2. Друг начин да запишем това е, че всеки водороден атом се намира в двуатомна молекула, като е свързан с друг атом водород, за да образува такава двуатомна молекула. Тази молекула съдържа само елемента водород, но съдържа два атома водород. Логично е тази молекула да е стабилна, понеже всеки отделен водороден атом има един валентен електрон, ако е неутрален. Това е един водороден атом тук. Това тук е друг. Ако те могат да споделят валентните си електрони, те биха имали чувството, че имат пълен външен слой. Тази чертичка тук можеш да разгледаш като споделена електронна двойка в тази ковалентна връзка. В това видео ще разгледаме разстоянието между атомите. Само като пример – представи си два водородни атома. Това е един водороден атом, а това е друг водороден атом. Оказва се, че при стандартни температура и налягане разстоянието между центровете на атомите, което наблюдаваме, това разстояние тук, (показва на схемата) е приблизително 74 пикометра. Само да припомня колко е един пикометър – един пикометър е една трилионна част от един метър. Това са 74 трилионни части от един метър. Тоест говорим за много малко разстояние. Но един интересен въпрос е защо това разстояние е точно такова? Какво би се случило, ако опитаме да приближим двата атома? Какво би се случило, ако опитаме да ги раздалечим? За да разгледаме това, ще направя една диаграма, която показва зависимостта между потенциална енергия и разстояние. На вертикалната ос е потенциалната енергия. Засега няма да записвам мерните единици. Засега го разглеждаме просто като понятие, а след малко ще помислим за мерните единици. Това тук е разстоянието, разстояние между центровете на атомите. Можеш да го разглеждаш като разстоянието между ядрата. То е в пикометри. Потенциалната енергия разглеждаме винаги спрямо нещо друго. И нека произволно да кажем, че при разстояние от 74 пикометра потенциалната ни енергия е ето тук. (отбелязва на диаграмата) Няма още да надписвам тази ос. Какво ще се случи с потенциалната енергия, ако опитаме да раздалечим тези атоми? Това е обичайното разстояние между тези атоми. Това вероятно е ниска точка или това е минимумът на потенциалната енергия. За да увеличиш разстоянията, ще трябва да вложиш енергия, и това ще накара потенциалната енергия да нарасне. За да обясним защо това е логично, представи си връзката като една пружина. Ако искаш да я разтегнеш, ако дръпнеш двата края на пружината, влагаш енергия в нея, което увеличава потенциалната енергия. Когато пуснеш краищата, пружината иска да се върне обратно, краищата ще се ускорят обратно един към друг. Докато ги разтегляш, добавяш потенциална към тях. Колкото по-големи и по-големи са разстоянията между ядрата, толкова повече потенциалната енергия се увеличава. И ако отидеш много надалеч, се приближаваме към една асимптота, клоним към някаква стойност, която е потенциалната енергия, когато тези атоми не са свързани изобщо, ако до някаква степен не са свързани един с друг, ако не взаимодействат един с друг. И това е точката, в която повечето химици или физици, или учени биха означили нула потенциална енергия, енергия, при която те са безкрайно далеч един от друг. Към тази стойност клони графиката, към тази асимптота, така че просто тук ще начертая една права. Ще означа тази стойност като нула. И сега ще дам мерните единици. Да кажем, че това са килоджаула на мол. Отново, ако раздалечаваш атомите, докато ги раздалечаваш все повече и повече, идваш все по-близо до тези, тези два атома не си взаимодействат. Защо се случва това? Понеже докато се раздалечават все повече, кулоновите сили между тях ще стават все по-слаби и по-слаби. И затова мисли за това като нула потенциална енергия. Ами обратното? Ами ако искаме да ги притиснем по-близо? Отново, ако си представиш пружина, ако си представиш една такава пружина, точно както трябва да добавиш енергия или да увеличаваш потенциалната енергия на пружината, когато искаш да разпънеш пружината, ще трябва да вложиш енергия, за да притиснеш пружината повече. И за да накараме тези атоми да дойдат все по-наблизо, ще трябва да добавим енергия към системата и да увеличим потенциалната енергия. Защо трябва да вложиш повече енергия в това? Понеже колкото повече приближаваш тези атоми един към друг, положителните заряди на ядрата започват да се отблъскват взаимно, така че ще трябва да преодолееш това. Трябва да се вложи потенциална енергия в пружината. И тези електрони започват да се припокриват едни с други и също се отблъскват. Това, което начертах тук, концептуално, показва, че ако искаш атомите да се припокрият един друг, ще трябва да имаш доста висока потенциална енергия. И ако искаш да са много раздалечени, няма да имаш толкова висока потенциална енергия, но пак ще е по-висока, отколкото ако си в тази стабилна точка. Тази стабилна точка е стабилна, понеже тя е минимална точка. Тя е минималната точка в тази графика на потенциалната енергия. Това е най-подходящото разстояние между двата атома. Оказва се, че за двуатомен водород тази разлика между нула и мястото, където се намира минимума при стандартни температура и налягане, това разстояние тук е 432 килоджаула на мол. Това е при точка -432 килоджаула на мол. И едно интересно нещо, за което да помислим при такава диаграма, е колко енергия ще е нужна да се отделят тези два атома, напълно да се разруши тази връзка. Това е енергията за пълното им раздалечаване. Това ще е тази енергия. Това ще е енергията ето тук, или 432 килоджаула. И това хората наричат енергия на връзката – енергията, необходима за разделяне на атомите. В бъдещи видеа ще видим, че колкото по-малки са отделните атоми и колкото по-висока е кратността на връзката, от единична връзка към двойна връзка, до тройна връзка, колкото по-висока е кратността на връзките, толкова по-висока е енергията на връзката, с която ще работиш.