Matematické Fórum

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".

No to je jen věc definice.

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.

↑ 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?

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).

↑ 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).

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.

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.

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).

↑ Cervantes: ahoj, pomocou orbitalov HOMO a LUMO sú definované IP a EA. Pozri aj




https://old.vscht.cz/fch/cz/pomucky/kolafa/cvic3.pdf