Справочници, схемотехника, теория > Химия за начинаещи
Химията с прости думи - въпроси и отговори
merlinbg:
Малко извън темата, но това е най-информативния пост от 1 година (а може и повече) насам. Около 80% от нещата са нови за мен и имаше какво да науча. Излиза в обяснението, че няма 5-то измерение, 7-ма чакра, вуду магия или сложни заклинания, а всичко е наука и логика.
Със шегите до тук, имам въпрос (може да е глупав, защото съм глупав човек) към PyroVeso. Защо не се запълват 3d орбиталите, а се преминава на 4s? Ако може малко по-подробно, защото искам да разбера логиката. Ако мислиш, че обяснението ще е отегчително за по-голямата част от четящите тук може и на лично.
ppipilica:
Браво на Весо за добрите постове, в тая тема и в другата, интересно и добре написано.
Малко не съм съгласен с това че няма 5-то измерение, това че ние не го познаваме не значи че го няма.
PyroVeso:
Да, колеги, това че материалния свят, който познаваме - атомите и всичко по-голямо от тях се развива в 3 измерения, съвсем не е доказателство, че няма и други измерения. Просто те не са достъпни за нас при тези условия... Никой не може да каже какво става на суб-атомно ниво, или пък в черните дупки, където "нормалните" закони на физиката вече не важат... Но това е отделна и доста обширна тема! :)
Хубавото е, че точно тук - при строежа на атома, виждаме чудесна спойка между химия, физика и математика. Разбираме, че всъщност познанието е ЕДНО, но ние, хората, сме си го разделили на отделни дисциплини, понеже исторически сме го събирали емпирично късче по късче ХИЛЯДОЛЕТИЯ НАРЕД, наричайки всяко късче по различен начин, за да можем в един момент - някъде в началото на 20-и век да сглобим цялостния пъзел...
Едни са мерили разстояния, секунди, калории и ускорения, извеждали са от тях зависимости, и са нарекли този клон на познанието "физика". Други са смесвали разни неизвестни вещества, и са гледали коя смес ще ГРЪМНЕ по-силно... :) Гледали са дали ще се отдели газ, дали ще падне утайка, дали ще си промени цвета или миризмата. И са нарекли този клон "химия" (или "алхимия"). Трети са се опитвали на базата на зависимостите, известни от физиката, да направят математически модели, които да предсказват резултатите от химичните и новите физични експерименти... Така се е стигнало до съвременната квантова теория, която пък е основа на откриването и усвояването на ядрената енергия, на съвременната полупроводникова електроника, която пък е основа на компютрите, кибернетиката, информатиката и изкуствения интелект...
Пак се отплеснах... Мога да ви говоря с месеци :)
Та на въпроса на merlinbg. Много резонен въпрос, колега! Опитвам по възможно най-прост и нагледен начин:
Всичко в атома е ЕЛЕКТРОСТАТИКА и СИМЕТРИЯ. Третият важен фактор е ЕНЕРГИЯТА на отделните орбитали.
Защо ЕЛЕКТРОСТАТИКА? Защото електроните и ядрата са заредени частици, едните се привличат, другите се отблъскват, и благодарения на тези взаимодействия въобще атомът съществува като такъв.
Защо СИМЕТРИЯ? Бидейки еднозначно заредени частици, електроните се отблъскват. За да минимизират това отблъскване, т.е за да престанат да се дразнят и да се карат за глупости, те трябва да си разпределят пространството около ядрото така, че минимално да се срещат и припокриват. Точно както във всеки вход от един жилищен блок само стълбищата и етажните площадки са общи, иначе всяко семейство си има отделен апартамент. Очевидно едно такова възможно разпределение на пространството е радиалното - по слоеве (K, L, M, N...). Така всеки следващ слой включва предишните, подобно на МАТРЬОШКА, или като слоевете на лукова глава. Това обаче води до неудобството - необходимата енергия за заемането на всеки следващ слой много бързо да нараства. Все едно да имаме жилищен блок-кула, на всеки етаж от който да имаме само по един апартамент. Така ако имаме примерно 90 апартамента в блока, нещастното семейство, което живее на последния етаж, ще трябва да качва 90 етажа пеш, ако асансьорът не работи! Точно затова електроните са се изхитрили освен радиално, да си поделят още пространството, като си измислят разни "причудливи" форми на териториите, които обитават в рамките на един слой (етаж от блока). Най-простата (и симетрична) такава форма е сферата. Ако обаче около същия център, който има сферата, и с почти същите размери опишем една пространствена осморка, чийто "витки" попадат извън диаметъра на сферата, а вътре в нея имаме съвсем тънко вретено - ето ни една област от пространството, която има почти същия обем като сферата, в определени участъци стърчи по-навън отколкото сферата, но пък в други участъци я няма никаква... Та общо-взето се сдобихме с още един апартамент на същия етаж :) С ЦЕНАТА на малко по-висока енергия (понеже витките на осморката стърчат по-навън от повърхността на сферата) И ДАЖЕ ни остана място за още два подобни апартамента (осморки по осите y и z). Та значи се сдобихме с един голям, президентски апартамент, на удобно и централно място на етажа, и с три малко по-малки и неудобни (по-високо енергетични) апартамента около него. На третия етаж обаче бригадирите, участници в социалистическото съревнование решили, че четири апартамента на етаж пак са малко, и измислили да направят 9! (Предполагам е ясно защо във всеки следващ слой от матрьошката е възможно да имаме все повече апартаменти - защото е все по-широк, и има повече пространство за поделяне!) Та електронните аналози на социалистическите бригадири тръгнали да правят още по-нагъчкана пространствена конфигурация, орбиталите в която вече не са само осморки, а детелини, чиито "листенца" се провират между витките на осморките... и могат да бъдат - ха-насам, ха-натам, между осите x-y, y-z, x-z (където няма осморки). Още една успели да набутат на чорчик между предишните три, че и една забили като вретено в единствената останала празна пролука. И ето - петилетката е изпълнена за 3 години. ОБАЧЕ, в старанието си да набутат колкото се може повече детелини между осморките, бригадирите са се попрестарали - листенцата на детелините са станали прекалено "остри" - стърчат чак през плочата на следващия 4-и етаж. На електроните, обитаващи тези орбитали им трябва още повече енергия (понеже по острите листенца на детелините трябва да ходят още по-далече от атомното ядро), отколкото тези в царския апартамент на 4-ия етаж... Затова, когато обитателите се настаняват, никой не е луд да ходи в апртаментите-детелини на третия етаж, та да трябва хем да е сгъчкан и с много на брой кофти съседи, хем в някои от стаите трябва да се качва над нивото на 4-я етаж, при положение че царският апартамент на 4-я етаж е свободен!
По подобен начин стои положението и с 4f-орбиталите, те се запълват ча-а-а-ак в 6-и период на Периодичната система, демек след като се запълнят 6s-орбиталите (и преди 5d). Това са елементите от групата на лантана (т.нар. лантаноиди, или "редкоземни елементи"), при които на практика се запълва орбитала от пред-пред-последния електронен слой. И понеже химията е игра на електроните от най-външния електронен слой, логично е всичките тези елементи да имат много, много подобни химични и физични свойства. Всички те са метали, все още не са родиоактивни (за разлика от братовчедите им актиноиди), и на практика са УЖАС за всеки химик-аналитик. Методите за отделянето им един от друг, и за установяването на всеки един от тях включват високо-селективни координационни реакции, центрофуги с нечовешки ускорения и т.н. За това и добиването, и разделянето им в чист вид е толкова скъпо и мръсно. Сред тях са любимият ни неодим, който заедно с брат си самария взема дейно участие в изработването на специални, силни магнити (неодимови и високотемпературните кобалт-самариеви). Сред тях са и церият, използван при качествените камъчета за запалки, европият, употребяван при направата на някои луминифори и т.н.
Какво става нататък в Периодичната система, с увеличаване масата на атомните ядра? Ами... става това, че атомите стават неустойчиви. Проблемът се корени във факта, че силите, които държат атомното ядро цяло, въпреки неистовото електростатично отблъскване на положително заредените протони, са много силни, но същевременно действат на много малки разстояния (от порядъка на няколко протона). Така атом, който има в ядрото си над 90 протона и неутрона, започва да става нестабилен, радиоактивен, краткоживущ... При повечето от елементите с пореден номер на 100 са синтезирани едва по няколко атома, при това в огромните ускорители на частици в Дубна и ЦЕРН, и то едва през последните няколко години (или 1-2 десетилетия). Рядко се случва да успеят да получат такова количество, което е достатъчно за установяване на някое химично свойство...
Какво става от химична гледна точка с елементите при напредване на периодите и увеличаване на атомната им маса? Ами всички те, от един момент нататък стават метали! Защо? Защото дефиницията за метал е химичен елемент, който отдава много лесно електроните си - тази способност прави съответния елемент ковък, да има метален блясък, да е електро- и топлопроводим, да влиза лесно в химични реакции, при което се окислява... От друга страна при елементите с много електронни слоеве, вътрешните слоеве (K, L, M...) ЕКРАНИРАТ външните електрони от привличащото действие на ядрото. Демек - външните електрони се отдават все по-лесно, независимо доколко е запълнен най-външният електронен слой... По тази причина дори и последните инертни газове (ксенон и радон) не са толкова инертни и при определени условия образуват химични съединения. В същият ред на мисли - най-силните метали в Периодичната система се намират долу вляво (в началото на 6-и и 7-и период). По същата логика най-силните неметали (металоиди, окислители) се намират горе вдясно (в края на втори и трети период). Периодичната система се разделя по диагонал по линията бор-астат: вляво и надолу от тази линия са металите, вдясно и нагоре от нея са неметалите (изключение правят инертните газове).
Ха сега кажете ми, колеги, къде е мястото на ЕТЕРЪТ в Периодичната система? Дали надясно от неона, като следващия като пореден номер елемент след него е натрият? Или пък преди водорода, който има само един протон в ядрото (съответно етерът би трябвало да има нула или половин протон в "ядрото" :) )?
Но такъв спор имаше преди време, и той се водеше много "сериозно"...
Аtos:
ЕТЕРЪТ не е химичен елемент, просто! Той е средата, която дава енергия на всичките тези протони и електрони - да ги има и да се връткат, средата/пространството, в което съществуват. ЕТЕРЪТ е всичко това, което е между елементарните частици (бозони разни), между електрони, протони, неутрони и всякакви молекули и ххх..йони!
На фона на всички тези частици, той е "НИЩОТО" - първичната среда от енергии, от които те произлизат! Аналогията е следната - ако всяка елементарна частица е водовъртеж (торсионен енергиен вихър), то етерът е водата, в която става това и която захранва въртенето им!
Менделеев говори за "ефир", не за етер. Там вече не мога да кажа дали е имал същото в предвид, ти си спецът?
--- Цитат на: PyroVeso в Август 10, 2018, 09:03:38 am ---съответно етерът би трябвало да има нула или половин протон в "ядрото"
--- Край на цитат ---
Според мен - нула протона и...няма ядро на практика :D
Но ако не е имало нищо, според него, дали е щял да го "прасне" преди водорода толкова смело?
Ако може да се вярва на самия Менделеев, таблицата му е "била спусната отвън", дали по време на сън или полусънно (предмедитативно) състояние...никой не може да каже!
П.П.Сетих се за елементарната аритметична аналогия...простата НУЛА! Никой не може да измери стойността на нулата. От нула можеш да започнеш да броиш, а поставиш ли я зад друго число - стойността нараства многократно (зависи от бройната система).
MTM:
Всичките тия атоми, молекули, частици, са описани в учебниците по Електротехника. Даже в учебниците преди 1960г.Идва един учен, пречи му Електронната теория, променят я. Имал 2 вида формули, приемат ги и двете формули, въпреки, че си пречат. Става дума за Дирак. Идва следващия учен с друга теория.
И така... Нищо ново под Слънцето. Всичко по старому. То така им изнася.
Навигация
[0] Списък на темите
Премини на пълна версия