¿Por qué es energéticamente favorable para los enlaces moleculares para formar a partir de un QM punto de vista?

Question

Por ejemplo, si tiene dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno, todos ellos son eléctricamente neutros y no se atraen el uno al otro. Pero entonces, si se las arreglan para conseguir "lo suficientemente cerca" de alguna manera, que se unen la liberación de energía, y a obtener de ellos aparte de nuevo se requiere energía, la entrada en el sistema.

Esto dice que el estado unida es una "baja energía", y el estado que el estado independiente, y esta es mi pregunta:

A partir de una Mecánica Cuántica punto de vista, ¿de dónde viene esta energía de la que se libera cuando se forma un enlace?

He hecho un poco de lectura y que tiene algo que ver con relleno de capas de electrones de electrones y la probabilidad wavefunctions difundir entre los átomos, y algo acerca de la Virial Theorom donde la energía cinética de los electrones se reduce como es la variedad de área es mayor.

Pero eso no tiene sentido para mí, así que me preguntaba si alguien podría explicar que el bono libera la energía viene de en términos de la electrónica de wavefunctions? Asumir física de la escuela secundaria/estudiante de primer año de matemáticas.

Answer 1

No creo que ayuda a comprender mucho para traer el teorema del virial, pero la cosa acerca de la gama es el aumento es casi la clave.

En primer lugar, ¿por qué el rango es mayor – bueno, hay que solía ser uno de protones a girar y ahora hay dos, fácil.

Por qué esto es energéticamente favorable es otro asunto. Me temo que voy a tener que buscar la ecuación de Schrödinger aquí: $$ \bigl(E - V(\mathbf{x})\bigr) \cdot \psi(\mathbf{x}) \propto \tfrac{\partial^2}{\partial \mathbf{x}^2} \psi(\mathbf{x}). $$ Leer esto como: "se necesita energía para doblar la función de onda". Pero los más pequeños se limitan a su electrónica de la gama, el más que usted necesita para "doblar" la función de onda.

Para hacer este concreto:

1. La función de onda es una función uniforme en todo el espacio.
2. Ésta debe ser cero como se enfoque infinito.
3. Debe ser normalizado: $\int_{\mathbb{R}^3}\mathrm{d}\mathbf{x}\:|\psi(\mathbf{x})|^2 = 1$. A partir de un Nacido probabilística ver esto quiere decir: la probabilidad de encontrar el electrón en cualquier lugar en todo el espacio es $1$. (Después de todo, no puede escapar de el universo, ¿no?)

Para cumplir con estos puntos, usted no puede utilizar una función de onda que la $0$ en todas partes: no integrar a $1$. Usted necesita tener algún tipo de protuberancia alrededor del protón(s). La integral es algo similar a el "volumen" de este bulto, si se tratara de algo semejante a una ola del océano. Para la más amplia difusión al bulto (es decir, la región en la que el electrón se encuentra normalmente), la más superficial que puede ser. Y una más superficial bulto requiere menos flexión de la función de onda! Por lo tanto es un estado con menor energía, es decir, la energía se libera a medida que aumenta el rango de los electrones.

Answer 2

Los cambios de energía provienen de los cambios en a) la energía electrostática entre los electrones y los protones así como b) la reducción de la energía cinética de los electrones.

La energía electrostática cambios debido a la configuración geométrica de los protones y los electrones son ahora diferentes, mientras que el electrón KE cambia debido a que el electrón es más deslocalizados (mayor $\Delta x$) y por lo tanto tiene menor velocidad (menor $\Delta p$, lo que implica menor mínimo $p$); esta es la misma razón por la que los electrones no pueden enfoque arbitrariamente cerca del núcleo de un átomo.

Para $H_2$ por lo menos, (un), en realidad es energéticamente desfavorable! Se necesita energía para concentrar la función de onda del electrón en la región internuclear, y que la energía proviene de la reducción de KE el del electrón. (http://www.users.csbsju.edu/~frioux/26rio897.pdf)