De binding tussen twee elektronen - Scheikunde - Wetenschapsforum
De binding tussen twee elektronen
Begonnen door: thermo1945 , 17 feb 2008 15:19
Geplaatst op 17 februari 2008 - 15:19
In alle atomen krioelt het van de elektronenparen die al dan niet meedoen aan een chemische binding.
Wat bindt die twee precies? Is de spin-spin-wisselwerking sterker dan de coulombafstoting, vormen ze een stabiel evenwicht of spelen hier meer dingen een rol? Is de binding tussen twee elektronen op te vatten als een covalente binding of heeft dat geen zin?
Veranderd door thermo1945, 17 februari 2008 - 15:20
Geplaatst op 17 februari 2008 - 22:12
Er is geen binding tussen de electronen, en het heeft dan ook geen zin om zoiets op te vatten als een covalente binding.
Een electronenpaar in een molecuul moet je niet opvatten als 2 puntdeeltjes die bij elkaar in de buurt zitten of elkaar aantrekken of iets dergelijks. Het betekent alleen maar dat die 2 electronen hetzelfde orbitaal bezetten - dat hun verdeling over de ruimte, dus de kans om het electron op een punt aan te treffen, door dezelfde functie wordt beschreven.
Geplaatst op 19 februari 2008 - 14:45
Als ze steeds in elkaars buurt zijn suggereert dit toch echt wel een binding. De orbitalen zijn slechts een mathematische beschrijving. Ik ben het maar nauwelijks eens met je zienswijze.
Veranderd door thermo1945, 19 februari 2008 - 14:46
Geplaatst op 19 februari 2008 - 16:37
Je hoeft het er ook niet mee eens te zijn, ik probeer alleen de meest nauwkeurige beschrijving die we kennen, namelijk die van de MO-theorie, te verwoorden. Dat dat een wiskundige beschrijving is, is niet relevant. Elke natuurkundige theorie is een wiskundige beschrijving van een bepaald fenomeen, gebaseerd op bepaalde principes. Dat geldt voor de MO-theorie net zo goed als voor de wetten van Newton.
Dat 2 electronen hetzelfde orbitaal bezetten betekent niet dat ze steeds in elkaars buurt zijn. Als je 2 raceauto's op een circuit hebt, dan bepaalt de vorm van het circuit de plaatsen waar je beide auto's kunt aantreffen, maar het zegt niets over de onderlinge positie van de auto's ten opzichte van elkaar, en het vertelt je zeker niet dat er een touw of een elastiek tussen de auto's zit.
Er kunnen 2 electronen in een orbitaal vanwege Pauli's exclusion principle: Identieke fermionen kunnen niet dezelfde toestand bezetten; op de spin na is de toestand van 2 electronen in 1 orbitaal hetzelfde. Er zijn 2 spintoestanden mogelijk, dus 2 toestanden met dezelfde orbitaal. Dat is wat een electronenpaar tot een electronenpaar maakt.
Geplaatst op 19 februari 2008 - 23:53
Staat MO voor Molecular Orbitals?
Ook in het 'elektronengas' in metalen komen paren voor, met name in supergeleiders. (Cooperparen.) Dat kan toch niet zonder binding? In mijn beleving moet de mathematische beschrijving altijd ondergeschikt blijven aan de fysische. Ik vind het prima als je mathematisch zegt dat een paar in een 1s-toestand is of in een 2p of waar dan ook. Maar dat moet toch een fysische reden hebben?
Geplaatst op 20 februari 2008 - 14:59
Het gaat mij helaas boven mijn pet om de fysische verantwoording van de quantummechanica uit te leggen. Als je daarin geïnteresseerd bent, is het misschien handig om in die richting een topic te openen in het natuurkunde-gedeelte.
Maar laat ik de afwezigheid van een binding proberen zo uit te leggen:
Het verschil tussen 2 electronen in hetzelfde orbitaal is de spin. Het verschil tussen electronen uit verschillende orbitalen zit hem in de hoofd- en subquantumbummers. Alle orbitalen zijn echter oplossingen van 1 en dezelfde golfvergelijking.
Gezegd moet worden dat er uit alle vergelijkingen wel iets komt wat je als een binding tussen de electronen zou kunnen zien (maar ik verwacht dat sommige mensen daarvan kromme tenen zouden kunnen krijgen), namelijk de exchange-integraal, maar die heeft dan weer geen klassieke fysische onderbouwing.
Geplaatst op 20 februari 2008 - 15:29
Marko, om volledig te zijn: je hebt exchange-correlatie Dat komt door de anti-symmetrie van de golffuncties. Als je toestanden hebt als ¦1>¦2> - ¦2>¦1> en je berekent daarmee daarmee de matrixelementen van 1/r (de Coulomb term) dan krijg je twee termen: de direkte coulomb afstoting (correlatie) die zorgt dat de electronen bij elkaar uit de buurt blijven, en een "exchange" term (het ene deeltje in ¦1>, het andere in ¦2> en vice versa -exchange).