Молекула против кристалла

Фейнман упоминает в своих лекциях:

... понятие молекулы вещества является приблизительным и существует только для определенного класса веществ. В случае с водой ясно, что три атома на самом деле слиплись. В случае с хлоридом натрия в твердом состоянии все не так ясно. Это просто кубическое расположение ионов натрия и хлора. Не существует естественного способа сгруппировать их как «молекулы соли».

Для меня это не ясно. Молекула воды также застревает в узоре (по крайней мере, когда она твердая). Я бы подумал о любой молекуле как об «атомах, застрявших в узоре». Так почему же кристалл не является частным случаем молекулы?

Я вообще не понимаю этого вопроса. Автор просто набирает какое-то мнение, никак не противоречащее цитате Фейнмана. Это всего лишь ваше мнение, и оно не может быть правильным или неправильным. Потому что я не вижу в этом особого утверждения.

Ответы (4)

В случае льда атомы водорода и кислорода фактически делят электроны. Они связаны «ковалентно». Каждый кислород связан с двумя определенными атомами водорода, поэтому вы можете разделить атомы на отдельные группы: этот кислород связан с этими атомами водорода, а другой с теми и так далее. Это не относится к NaCl, где действительно все разные атомы притягиваются друг к другу электромагнитным образом. На самом деле ни один атом натрия не связан с каким-либо отдельным атомом хлора, поэтому нет смысла говорить об одной из молекул в кристалле.

Ковалентность и ионность смешаны в молекуле. Подобно тому, как мы можем записать волновую функцию полной CI молекулы водорода в минимальном базисе как
с 1 [ ф 1 ( р 1 ) ф 1 ( р 2 ) + ф 1 ( р 2 ) ф 1 ( р 1 ) ] + с 2 [ ф 1 ( р 1 ) ф 2 ( р 2 ) + ф 1 ( р 2 ) ф 2 ( р 1 ) ]
здесь ф 1 ( р ) "=" е α р и ф 2 ( р ) "=" е α ( р р ) . р это межъядерное расстояние. Эта волновая функция соответствует ЧАС ЧАС + , ЧАС + ЧАС , (ионный) и ЧАС ЧАС (ковалентные) резонансные формы.

Разница между жидкостью и текучей средой четко не определена. Жидкости с высокой вязкостью (такие как смола в знаменитом эксперименте с каплями смолы) являются твердыми в обычных масштабах времени, но текут в очень длительных масштабах времени. Стекла по определению аморфны, поэтому не демонстрируют дальнего пространственного порядка (как кристалл); в результате они не находятся в своем основном состоянии и должны иметь конечное, но очень большое время релаксации. Аморфные твердые тела обладают высшей степенью симметрии (изотропией); переход от аморфного стекла к кристаллическому (скажем, SiO2) связан с нарушением симметрии.

Итак, сначала возникает вопрос о твердом и жидком (некоторая конечная, но потенциально очень большая вязкость). Затем возникает проблема аморфных и кристаллических твердых тел, переход от непрерывной к дискретной симметрии. Хлорид натрия FYI имеет температуру плавления 800°С.

Интересным тангенсом являются неньютоновские «жидкости» вроде глупой замазки, которые текут под действием силы тяжести, но при ударе молотком трескаются. Также недавно в новостях сообщалось, что ученые из Corning измеряют поток в огромном блоке стекла Gorilla Glass. Но утолщение средневекового витражного стекла на дне НЕ является результатом течения.

ЧАС 2 О с в жидкой воде слабо взаимодействуют. В первом приближении ее можно рассматривать как изолированную подсистему (молекулу). NaCl довольно сильно взаимодействуют в соли. Это не очень хорошее приближение для выделения одной «молекулы NaCl» в соли. Как и в теории возмущений, ЧАС "=" ЧАС 0 + ЧАС . Если ЧАС мало, мы можем сделать разложение возмущения. ЧАС 0 аналогично понятию молекулы.

PS Здесь слабо и сильно - просто описательные слова. Взаимодействия в воде и соли в основном электромагнитные.

Я думаю, что нет ничего плохого в том, чтобы сказать, что кристалл — это очень большая (макроскопическая) молекула. Теперь то, что Фейнман только что выразил, состоит в том, что кристалл NaCl никогда нельзя рассматривать как состоящий из отдельных молекул NaCl. Каждый ион Na окружен шестью ионами Cl (и наоборот), ни к одному из них он не имеет выраженного притяжения. Все атомы натрия и хлорида вместе составляют кристалл и удерживаются вместе электростатическими силами, образуя «макромолекулу».