🟦🟦🟦🟦
Пора напомнить тем, кто забивал на физику, что в нашей Вселенной существуют лишь четыре типа взаимодействия:
Гравитационное, электромагнитное, сильное и слабое.
💃 Гравитация существенна лишь между гигантскими телами типа звёзд, планет и спутников. Электричество уже обсудили. Сильное и слабое взаимодействия проявляются лишь на внутриядерном уровне. Что же остаётся...?
🕺 Сделаем ещё один шаг в сторону физики и вспомним, что микромир, квантовый мир, абсолютно не похож на наш, там действуют законы, которые невозможно даже вообразить. Например, мы привыкли представлять себе электроны как мелкие шарики, вращающиеся вокруг ядра по орбитам (которые химики зачем-то коверкано называют орбиталями), аки планеты вокруг Солнца. …И это прям ваще лажа:
Как любая квантовая частица, электрон никогда не находится в одном конкретном месте, это связано принципом неопределённости Гейзенберга. Электроны «размазаны» по некоторой области, которую мы называем электронным облаком или орбиталью*. Внутри этой области электрон одновременно и есть, и отсутствует. Да, одновременно, как тот ☠️.
Нельзя говорить о положении электрона - у квантовых частиц его просто нет, можно говорить лишь о вероятности нахождения электрона в той или иной области пространства. Так вот, область пространства вокруг ядра атома, внутри которой вероятность нахождения электрона достаточно высока, называется орбиталь или электронное облако*. Во как! То же самое иными словами звучит так: электронное облако — это область пространства с большой электронной плотностью (чем выше вероятность нахождения электрона, тем больше электронная плотность).
Тут кто-то из вас может вспомнить, как выглядят орбитали в учебниках: все эти кружочки, гантели, лепестки... А почему у электронных облаков такая замысловатая форма? Я бы пообещал, что это вам объяснят в вузе, но, если честно, это такая лютая квантовая хтонь, что даже на некоторых химфаках её курят не слишком внятно. Просто давайте зафиксируем, что электронные облака — это области пространства с высокой электронной плотностью, а значит с отрицательным зарядом.
Итак, что мы имеем теперь? Атом образован положительным ядром и электронными облаками, в которых отрицательный заряд «размазан» неравномерной плотностью. А значит, между двумя атомами одновременно действуют разнонаправленные силы: притяжение между электронными облаками одного атома и ядрами другого, а также силы отталкивания между самими облаками и между ядрами.
Два атома могут быть по-разному расположены друг относительно друга, однако из-за сложной конфигурации электронных орбиталей большинство положений неустойчивы — то есть, например, отталкивание преобладает над притяжением. И существует лишь одно или несколько положений, в которых достигается устойчивое равновесие. Это равновесие характеризуется тем, что если попытаться сблизить атомы сильнее (сжать материал), то слишком сблизятся ядра, и будут преобладать силы отталкивания, а если попытаться растянуть материал, то начнут преобладать силы притяжения.
Так вот, из-за квантовых свойств электронных орбиталей эти устойчивые состояния (говоря на умном, состояния с минимумом энергии) достигаются тогда, когда электронные облака определённым образом частично накладываются друг на друга, то есть образуют ту самую общую электронную пару, о которой говорила ваша химичка. Область наложения облаков обладает повышенной электронной плотностью и притягивает оба ядра. Таким образом, да, физическая природа ковалентной связи — это опять главным образом электростатическая природа.
*Электронное облако и орбиталь — это не совсем синонимы. Орбиталь, по-умному, — это математическая функция, описывающая распределение вероятности нахождения электрона в пространстве, а электронное облако — это визуализация орбитали для наглядности.
Пора напомнить тем, кто забивал на физику, что в нашей Вселенной существуют лишь четыре типа взаимодействия:
Гравитационное, электромагнитное, сильное и слабое.
💃 Гравитация существенна лишь между гигантскими телами типа звёзд, планет и спутников. Электричество уже обсудили. Сильное и слабое взаимодействия проявляются лишь на внутриядерном уровне. Что же остаётся...?
🕺 Сделаем ещё один шаг в сторону физики и вспомним, что микромир, квантовый мир, абсолютно не похож на наш, там действуют законы, которые невозможно даже вообразить. Например, мы привыкли представлять себе электроны как мелкие шарики, вращающиеся вокруг ядра по орбитам (которые химики зачем-то коверкано называют орбиталями), аки планеты вокруг Солнца. …И это прям ваще лажа:
они вовсе не шарики, они не вращаются, и нет никаких орбит!
Как любая квантовая частица, электрон никогда не находится в одном конкретном месте, это связано принципом неопределённости Гейзенберга. Электроны «размазаны» по некоторой области, которую мы называем электронным облаком или орбиталью*. Внутри этой области электрон одновременно и есть, и отсутствует. Да, одновременно, как тот ☠️.
Нельзя говорить о положении электрона - у квантовых частиц его просто нет, можно говорить лишь о вероятности нахождения электрона в той или иной области пространства. Так вот, область пространства вокруг ядра атома, внутри которой вероятность нахождения электрона достаточно высока, называется орбиталь или электронное облако*. Во как! То же самое иными словами звучит так: электронное облако — это область пространства с большой электронной плотностью (чем выше вероятность нахождения электрона, тем больше электронная плотность).
Тут кто-то из вас может вспомнить, как выглядят орбитали в учебниках: все эти кружочки, гантели, лепестки... А почему у электронных облаков такая замысловатая форма? Я бы пообещал, что это вам объяснят в вузе, но, если честно, это такая лютая квантовая хтонь, что даже на некоторых химфаках её курят не слишком внятно. Просто давайте зафиксируем, что электронные облака — это области пространства с высокой электронной плотностью, а значит с отрицательным зарядом.
Итак, что мы имеем теперь? Атом образован положительным ядром и электронными облаками, в которых отрицательный заряд «размазан» неравномерной плотностью. А значит, между двумя атомами одновременно действуют разнонаправленные силы: притяжение между электронными облаками одного атома и ядрами другого, а также силы отталкивания между самими облаками и между ядрами.
Два атома могут быть по-разному расположены друг относительно друга, однако из-за сложной конфигурации электронных орбиталей большинство положений неустойчивы — то есть, например, отталкивание преобладает над притяжением. И существует лишь одно или несколько положений, в которых достигается устойчивое равновесие. Это равновесие характеризуется тем, что если попытаться сблизить атомы сильнее (сжать материал), то слишком сблизятся ядра, и будут преобладать силы отталкивания, а если попытаться растянуть материал, то начнут преобладать силы притяжения.
Так вот, из-за квантовых свойств электронных орбиталей эти устойчивые состояния (говоря на умном, состояния с минимумом энергии) достигаются тогда, когда электронные облака определённым образом частично накладываются друг на друга, то есть образуют ту самую общую электронную пару, о которой говорила ваша химичка. Область наложения облаков обладает повышенной электронной плотностью и притягивает оба ядра. Таким образом, да, физическая природа ковалентной связи — это опять главным образом электростатическая природа.
*Электронное облако и орбиталь — это не совсем синонимы. Орбиталь, по-умному, — это математическая функция, описывающая распределение вероятности нахождения электрона в пространстве, а электронное облако — это визуализация орбитали для наглядности.