Nevíte-li si rady s jakýmkoliv matematickým problémem, toto místo je pro vás jako dělané.
Nástěnka
❗22. 8. 2021 (L) Přecházíme zpět na doménu forum.matweb.cz!
❗04.11.2016 (Jel.) Čtete, prosím, před vložení dotazu, děkuji!
❗23.10.2013 (Jel.) Zkuste před zadáním dotazu použít některý z online-nástrojů, konzultovat použití můžete v sekci CAS.
Nejste přihlášen(a). Přihlásit
Čo predstavuje energia, ktorá sa uvoľní, keď atóm príjme elektrón a vytvorí sa z neho anión? Vieme, že táto energia je elektrónová afinita. Čo to však je? Je to energia, ktorú elektrón uvoľní, keď sa dostane do elektrónového obalu, kde nadobudne stabilné miesto s nižšou energiou? Je to energia, ktorou je elektrón priťahovaný protónmi do elektrónového obalu? Je to energia, ktorou sa vzájomne odpudzujú elektróny atómu a elektrón, ktorý má byť prijatý? Ak ani jedno z toho, naozaj už neviem, čo je v praxi elektrónová afinita.
Offline
V každém případě ta energie pochází z toho, že kladně nabité jádro přitahuje "své" elektrony. A pravda je i to, že energie elektronu vázaného v nějakém iontu je lehce menší než energie samotného elektronu, takže kdy vytvoří iont, musí přebytečnou energii někam uvolnit - nejspíše tím, že u toho srazí s jinými částicemi a předá jim část své pohybové energie. Ale možné je i to, že by ji mohl vyzářit ve formě el. mag. vln - fotonu.
To vše je podle mě celkem jasné. Zajímavější otázka je, jak je vůbec možné, že jádro s nějakým počtem protonů (třeba s 5) dokáže udržet více elektronů ve vázaném stavu (více než těch 5). Můžeme to samozřejmě všechno svést na kvantovou mechaniku, ale ono to lze provést i klasicky.
Pokud si představíme "jádro vodíku zalité do skla", není těžké si představit, že přiložíme z každé strany jeden elektron. Ony se sice navzájem odpuzují, ale tím, že jsou od sebe 2x tak daleko, než od toho kladného náboje uprostřed, vyjde celková síla působící na každý z elektronů přitažlivá. Možná by to fungovalo i pro více než 2 elektrony, možná i pro 3, nebo i pro 4. Nakonec se ale dostaneme do stavu, že vzájemné odpuzování elektronů převýší přitažlivou sílu jádra uprostřed a další elektrony už přidávat nemůžeme.
To "zalití jádra do skla" je ale důležité - bez toho, aby něco drželo elektrony v "uctivé vzdálenosti" to fungovat nebude. A to právě dokáže vysvětlit až kvantová mechanika. Podle klasických představ by měly elektrony skončit až v jádře. V rámci klasické fyziky není nic, co by je přimělo k tomu, aby si "držely odstup". Takže v klasické představě potřebujeme mít kolem jádrat tu "skleněnou slupku".
Offline
A prečo je tá energia práve záporná? Zoberme si napr. Cl. Má vysokú afinitu, pretože silno priťahuje svoje elektróny? Čo má príťažlivá sila spoločné so zápornou energiou? Ďakujem za vysvetlenie.
Offline
Mějme třeba kámen v díře: Z pohledu mravence na dně, se při jeho dopadu uvolnila kladná energie, která ho rozplácla. Z pohledu týpka stojícího na okraji, má kámen zápornou energii, protože aby si placatého mravence prohlédl, musí vložit vlastní energii na jeho vyndání.
No a ve fyzice se právě často používá tento pohled. Někde nekonečně daleko, kde už je přitažlivá síla limitně blízká nule, je energie 0. Abychom elektron odtrhli z atomu a dopravili nekonečně daleko, musíme dodat energii.
Offline
↑ Cervantes:
No né, lidé si "z ničeho nic" řekli, že energie, která se při vytvoření vazby uvolní je kladná, takže ten vázaný elektron ji tím pádem má zápornou. To je ten trik.
Energie vázaného elektronu je záporná, protože abychom jej odtrhli, musíme nějakou energii dodat - a dostat se tak na nulový stav (kdy je elektron od atomu ve velké vzdálenosti).
Jinak já si myslím, že znaménko energie si tak úplně libovolně volit nemůžeme. Můžeme si jen zvolit, co prohlásíme za nulovou potenciální energii.
Offline
↑ MichalAld: no dobre, ale stále na tom nedokážem pochopiť, prečo energia, ktorú vyžiari atóm po prijatí elektrónu je záporná. To by som si ešte možno vysvetlil tak, že elektrón prinesie do atómu záporný náboj. Prečo potom ale majú rozdielne prvky túto energiu rozdielnu, keď elektrón ako taký by mal mať energiu jednotnú?
Offline
Energie, kterou vyzáří, je nepochybně kladná. Ale její absolutní hodnota je shodná s v tabulkách uvedenou energií, kterou nazýváme afinita a zavedený úhel pohledu tam je, že tuto energii spotřebujeme, když atomu elektron bereme. Je to stejné jako s tím kamenem v díře. Ostatně u těch elektronů se taky často používá formulace, že se nacházejí v potenciálové jámě.
Vezmu elektron, odtáhnu od jádra pryč a na to spotřebuju energii.
Dejme tomu, že Q2 je náboj jádra. A ten má každý prvek jiný, kvůli jinému počtu protonů.
Offline
Já už si teda nejsem úplně jistý.
Je klidně možné, že vyzářená energie se považuje za kladnou, ale stejně tak dobře se dá za kladnou považovat energie potřebná k "rozebrání" vazby. A v tom případě by vyzářená energie byla opravdu se záporným znaménkem.
Je to jak v účetnictví, pro nás je to pořád 10 mega, ať už jej máme, nebo dlužíme, ale v účetních systémech je to jednou s plusem a podruhé s minusem. A do jisté míry je jedno, jaká ta znaménka jsou. Když si půjčím mega z banky, tak taky nevím, jestli mám to plus mít já a banka minus (jako že banka přišla o milion a já jej získal) nebo to udělat naopak (jako že já mám závazek a banka pohledávku). Obojí je v principu možné.
Takže i když nám to může připadat divné, tak je asi opravdu věcí dohody, která energie se považuje za zápornou, jestli ta vyzářená při vzniku vazby, nebo ta dodaná při rozebrání vazby. Obojí kladné být nemohou.
V každém případě vazebná energie toho elektronu má vždy opačné znaménko než ta vyzářená energie.
Také bychom nemuseli za nulu považovat stav, kdy elektron není navázaný, ale stav, kdy navázaný je. To se ale nedělá, protože ony mohou být navázané také dva, nebo možná i 3, a velmi těžko by se zjišťovalo, jaký je ten stav s opravdu nejnižší energií. Nicméně nám by to asi přišlo logičtější - v tom případě bychom mluvili o "potenciální energii". Před navázáním by měl systém potenciální energii, po navázání by se uvolnila ve formě záření.
Jenže my jsme si zvolili, že stav před navázáním elektronu bude mít energii nula (což je pro nás možná trochu divné) - takže to musí být nula před i po navázání elektronu. Pokud chceme, aby uvolněná energie měla kladné znaménko, musí být vazebná energie (po navázání elektronu) záporná, aby to dalo dohromady tu nulu.
Pokud může mít uvolněná energie zápornou hodnotu, potom by musela být energie navázaného elektronu kladná - ale tohle mi přijde dost absurdní, takže nevím, jestli se to vůbec může takto dělat. Ale podle mě tomu nic nebrání.
Problém vidím spíš v tom, že se za stav nula nepovažuje stav s nejnižší energií, takže atom s nulovou energií může (při navázání elektronu) stále něco vyzářit - a zbude mu tak záporná energie. Ale to nevadí - energii nelze nijak měřit, pouze její změny. Absolutní hodnotu né. Takže nám záporné hodnoty nevadí.
A pokud ano, tak si k ním přičteme (ke všem stejné) nějaké velké číslo, a budou všechny kladné a můžeme být zcela spokojeni. Jen jsme si do toho zanesli nějaké číslo, které si musejí všichni pamatovat, protože musejí všichni používat stejné, a tohle číslo nelze nijak zjistit - mohli jsme si jej zvolit úplně libovolně. Takže jsme si zvolili nulu - to si pamatuje každý - a máme, co máme (zápornou vazebnou energii).
Offline
Zdravím v tématu.
Z pohledu termodynamiky je přijímaná enegrie kladná, vydávaná záporná. Pokud je tedy třeba dodat energii na navázání dalšího elektronu do atomu, elektronová afinita bude kladná. Když se při navázání elektronu energie uvolní, tak je afinita záporná.
Blíže viz https://en.wikipedia.org/wiki/Electron_affinity_(data_page)
Offline
↑ houbar:
Ale z pohledu termodynamiky je to také věcí dohody. Je to dokonce i na wiki, konkrétně:
Zde bereme, jak je v novější literatuře zvykem, kladně kteroukoli energii dodanou, záporně energii odebranou. (V době "filosofie parních strojů" se odebraná práce brala kladně, proto pozor v literatuře na znaménko u práce W).
Offline
A prečo má napríklad Cl veľkú zápornú elektrónovú afinitu? Znamená to, že čím väcšie záporné číslo, tým lepšie prijíma elektróny, pretože jeho jadro ich priťahuje takou energiou? Lebo definícia afinity je: energia uvolnena po prijati elektronu. Tak ja som z toho naozaj už mimo. Jediné, čo by som chcel vediet je ten princíp. Princíp toho, odkial je tá energia, čo predstavuje konkrétne v atóme tá hodnota elektrónovej afinity.
Offline
Cervantes napsal(a):
A prečo má napríklad Cl veľkú zápornú elektrónovú afinitu? Znamená to, že čím väcšie záporné číslo, tým lepšie prijíma elektróny, pretože jeho jadro ich priťahuje takou energiou? .
Skoro jak říkáš. Úplně přesně by to znělo takto:
Čím větší záporné číslo, tím více přitahuje elektrony, protože když jej přitáhne, tím více přitom klesne jeho energie.
Máš to podobné, jako ocelovou kouli, co budeš házet do jámy. Čím hlubší jáma, tím lépe tam bude koule "sedět". Hloubka jámy je přímo úměrná potenciální energii - E = mgh. Pokud rovinu, na které je jáma vykopána, označíme výškou nula (h=0, tedy i E = 0), potom koule v jámě má zápornou výšku - a tedy i zápornou potenciální energii. Naopak - kdyby byla na kopci, měla bý výšku i energii kladnou - a spadla by z kopce dolů. Z jámy sama nevyskočí - v jámě má "vázaný stav".
I u atomů se běžně mluví o "potenciálové jámě" - pro svou obdobnost s gravitačním polem a skutečnými dírami v zemi. Je to také nejlepší způsob, jak si to představit.
Afinta je tedy hloubka té jámy (o energii můžeme mluvit, až když do ní spadne nějaký elektron - ale abychom si trochu usnadnili život, mluvíme o energii i když si tam ten elektron jen představujeme. Ono totiž - narozdíl od těch koulí, co hážeme do skutečných děr, elektrony jsou všechny stejné. Nic jiného než elektron nám tam spadnout nemůže. Kdyby ale existovaly i "elektrony s odlišným nábojem", tak bychom to takto dělat nemohli.
Offline
Prostě - ať už je jáma malá nebo velká, její hloubka bude vždycky záporná. Stejně jako elektronová afinita. Pokud by byla kladná, tak by se tam žádný elektron neudržel. Ovšem existují i prvky, co ji kladnou mají - v tom případě si musíme představit kopec s malou jamkou nahoře - jinak by nemohlo dojít k vytvoření stabilního stavu.
Jinak teď koukám, že na anglické wiki jsou ta znaménka naopak, než říkáš ty, takže je to vážně jen věcí dohody, co považujeme za + a co za -.
Offline
Čistě terminologicky: Energie není záporná. Záporná je změna energie systému. Neexistuje žádná částice se zápornou energií.
Koukám, že definice na wiki je obráceně, než jsem tady říkal, nevšiml jsem si, díky za upozornění.
okud by byla kladná, tak by se tam žádný elektron neudržel. Ovšem existují i prvky, co ji kladnou mají - v tom případě si musíme představit kopec s malou jamkou nahoře - jinak by nemohlo dojít k vytvoření stabilního stavu.
Ne, tohle je pitomost. Elektronová afinita (energie uvolněná při přijetí elektronu) a ionizační energie (energie potřebná o odtržení elektronu) jsou dvě různá čísla! Logicky: viděli jste někdy Mg- aniont? Já ne, však taky elektronová afinita hořčíku je záporná.
Offline
houbar napsal(a):
Čistě terminologicky: Energie není záporná. Záporná je změna energie systému. Neexistuje žádná částice se zápornou energií.
Co byla objevená teorie relativity, tak víme, že to tak je (alespoň tedy u "normálních částic").
Ale bez teorie relativity bychom si tím být jistí nemohli. Neexistuje žádný způsob, jak změřit celkovou energii systému. Jak říkáš, lze měřit jen její změnu. Takže nic nebrání tomu, aby i celková energie systému byla záporná, nebo třeba nulová.
Mě třeba naopak přijde docela přirozené považovat stojící částici za částici s nulovou energií, letící částici za částici s kladnou energií, a částici vázanou (v potenciálové jámě, třeba) za částici se zápornou energií.
Offline
houbar napsal(a):
Ne, tohle je pitomost. Elektronová afinita (energie uvolněná při přijetí elektronu) a ionizační energie (energie potřebná o odtržení elektronu) jsou dvě různá čísla! Logicky: viděli jste někdy Mg- aniont? Já ne, však taky elektronová afinita hořčíku je záporná.
Tohle třeba moc nechápu. Ionizační energie - to je jasné. Ale elektronová afinita - v tabulce (na wiki) se vyskytují obě polarity. Co znamená ta druhá, a jak se vlastně měří, když konkrétní prvek není schopný vytvořit vázaný stav s elektronem ? Příkladem je třeba elektronová afinita dusíku...(má opačné znaménko než u většiny běžných prvků).
Offline
↑ houbar:
Tak už jsem to našel:
Negative electron affinities can be used in those cases where electron capture requires energy, i.e. when capture can occur only if the impinging electron has a kinetic energy large enough to excite a resonance of the atom-plus-electron system. Conversely electron removal from the anion formed in this way releases energy, which is carried out by the freed electron as kinetic energy. Negative ions formed in these cases are always unstable. They may have lifetimes of the order of microseconds to milliseconds, and invariably autodetach after some time.
Záporná elektronová afinita (v našem případě tedy kladná) může být použita v případě, kdy zachycení elektronu vyžaduje energii, tedy když zachycení může nastat jen když má elektron dostatek kinetické energie na vybuzení rezonance atom-elektronového systému. Naopak - při uvolnění elektronu z takovéhoto aniontu dojde k uvolnění energie. Anionty vytvořené tímto způsobem jsou vždy nestabilní, mají dobu života v řádu od mikrosekund do milisekund a samy se rozpadají.
Pořád zůstává otázka, jak se tahle energie měří, ale předpokládám, že skrze rezonanční kmitočet takovéhoto ionizovaného plynu (el. mag. pole bude při této frekvenci více absorbováno, než při trochu jiné). Jinak mě nenapadá, jak by se to dalo dělat.
Offline
↑ Cervantes: ahoj, pomocou orbitalov HOMO a LUMO sú definované IP a EA. Pozri aj
https://old.vscht.cz/fch/cz/pomucky/kolafa/cvic3.pdf
Offline
↑ pietro:
Ďakujem, ale to je na mňa už veľmi podrobné a zbytočné. Uspokojil som sa s klasickou poučkou elektrónovej afinity. Poprípade si teda ešte môžem predstaviť to, že po pritiahnutí elektrónu nastane v atóme stabilita (nízka energia) a preto sa určitá časť energie uvoľní v podobe elektrónovej afinity.
Offline