Ковалентные связи являются ЭМ (электростатическими/электроотрицательными) или нет?

Это не дубликат, я не спрашиваю, почему образуются ковалентные связи или как они образуются. Я спрашиваю, может ли сама ковалентная связь быть классифицирована как ЭМ-взаимодействие (или она вызвана ЭМ-взаимодействием)

Я прочитал эти вопросы:

Как на самом деле работает ковалентная связь?

В чем разница между ионной и ковалентной связью?

Объяснение ковалентной связи с точки зрения физики?

Где Бен Кроуэлл говорит в комментарии:

Он не создает никакого электрического взаимодействия. В ковалентной связи каждый атом остается нейтральным.

Что придает ковалентной связи прочность?

Где Герт говорит:

Справа также схематически изображена плотность вероятности электрона ψ2, и обратите внимание, что эта плотность очень значительна на ядерной оси между обоими ядрами. Это приводит к тому, что внутриядерная кулоновская сила отталкивания значительно уменьшается, а расположение молекул становится стабильным, а это означает, что его разделение потребует затрат энергии.

В чем разница между ионной и ковалентной связью?

Где Манишхарт говорит:

Для ковалентных связей у нас есть нечто, известное как электроотрицательность.

Теперь одни говорят, что это не имеет никакого отношения к ЭМ-взаимодействиям, а другие говорят, что это связано с электроотрицательностью и тем фактом, что внутриядерные кулоновские силы отталкивания сильно уменьшаются при образовании ковалентной связи (общей молекулярной орбитали).

Это противоречие, оба не могут быть правы. Ковалентные связи должны иметь реальную причину образования, и это может быть или не быть электромагнитным, электростатическим или из-за электроотрицательности. Или это может быть просто неэлектромагнитная причина, такая как явление КМ. В любом случае, должен быть четкий ответ, классифицируются ли ковалентные связи как ЭМ-взаимодействия (и вызываются ими) или нет.

Вопрос:

  1. Ковалентные связи классифицируются как ЭМ-взаимодействия, электростатические взаимодействия или эффект электроотрицательности?

  2. Или это просто явление КМ, которое мы не можем классифицировать (и объяснить) с точки зрения электромагнетизма?

возможно, это имеет отношение к физике.stackexchange.com/questions /311887/…
классический электромагнетизм возникает из квантовых взаимодействий электрических и магнитных источников. Кто-то склонен быть небрежным и использовать классические объяснения, когда работает скрытая qed.

Ответы (1)

Ковалентные связи однозначно обусловлены электромагнитным взаимодействием. Электростатическое взаимодействие — это всего лишь приближение, в котором пренебрегается динамика (квантового) электромагнитного поля, и иногда этого приближения достаточно. Для изучения статических или квазистатических свойств ковалентных связей этого обычно достаточно.

В простейшей модели мы можем рассматривать каждое ядро ​​как стабильную элементарную квантовую частицу, электроны — как квантовые фермионы и рассматривать только электростатические взаимодействия между всеми этими частицами. Схематически гамильтониан для квантовой системы выглядит как

(1) ЧАС Дж Дж 2 2 м Дж + Дж к д Дж д к | Икс Дж Икс к |
где нижние индексы обозначают разные виды ядер или разные электроны, а последний член (схематически) представляет кулоновское взаимодействие. Волновая функция должна быть полностью антисимметричной относительно перестановок координат электронов (принцип запрета Паули).

Эта модель, пренебрегающая магнитными эффектами и излучением, часто является достаточно хорошим приближением для целей расчета статических (нединамических) свойств атомов и молекул. Он не может уловить химические реакции, в которых способность излучать или поглощать электромагнитное излучение имеет важное значение. Для этих эффектов необходима квантовая обработка динамического электромагнитного поля. Модель также не может уловить некоторые тонкие статические эффекты, для которых важны магнетизм/вращение.

Это согласуется со всеми процитированными комментариями, если принять во внимание различные конкретные вещи, которые эти комментарии пытались подчеркнуть. Например, комментарий «не создает никакого электрического взаимодействия» не означает, что связь не связана с ЭМ; это только означает, что ковалентные связи не зависят от неравного распределения заряда между атомами (скажем, между двумя атомами азота в молекуле азота). Вся идея «атомов» немного двусмысленна в случае ковалентно связанных молекул, потому что ядра делят друг с другом электроны.

По конкретным вопросам:

  1. Ковалентные связи классифицируются как ЭМ-взаимодействия, электростатические взаимодействия или эффект электроотрицательности?

Электростатические взаимодействия — это просто электромагнитные взаимодействия, в которых магнитным вкладом пренебрегают. Как указывалось выше, для целей расчета статических (нединамических) свойств атомов и молекул часто достаточно электростатического приближения. «Электроотрицательность» — это просто название, описывающее определенное электростатическое свойство.

  1. Или это просто явление КМ, которое мы не можем классифицировать (и объяснить) с точки зрения электромагнетизма?

Я не совсем уверен, о чем здесь спрашивают, но, возможно, это поможет: в ситуациях, когда важна динамика электромагнитного поля (например, ситуации, связанные с излучением/поглощением излучения), его следует рассматривать как квантовое поле в чтобы модель была самосогласованной. Для некоторых целей, таких как расчет статических свойств ковалентных связей, часто достаточно электростатического приближения, как в модели, представленной (1). В этой модели единственными динамическими объектами являются электроны и ядра, поэтому мы можем сказать, что ковалентная связь представляет собой электростатический эффект. Однако, хотя кулоновское взаимодействие в этой моделине опосредуется каким-либо динамическим полем, эта модель может быть выведена из КЭД, в которой кулоновское взаимодействие возникает как эффект квантового электромагнитного поля.