If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Ha webszűrőt használsz, győződj meg róla, hogy a *.kastatic.org és a *.kasandbox.org nincsenek blokkolva.

Fő tartalom

Kidolgozott példa: Kétatomos molekulák potenciálisenergia-görbéjének értelmezése

A kötések hosszát és energiáját egyaránt befolyásolja a kötésrend és a kötésben részt vevő atomok mérete. Általában minél nagyobb a kötésrend és minél kisebbek az atomok, annál kisebb a kötéstávolság és erősebb a kötés. A videóban megmutatjuk, hogy ezeknek az összefüggéseknek a segítségével azonosíthatjuk a molekulákat potenciálisenergia-görbéik alapján. Készítette: Sal Khan.

Szeretnél részt venni a beszélgetésben?

Még nincs hozzászólás.
Tudsz angolul? Kattints ide, ha meg szeretnéd nézni, milyen beszélgetések folynak a Khan Academy angol nyelvű oldalán.

Videóátirat

Egy korábbi videóban már szóba került a potenciális energia kétatomos molekulák atommagjai közötti távolságának függvényeként. Mit értünk kétatomos molekula alatt? Foglalkoztunk a molekuláris hidrogénnel, azaz a H₂-vel, ami nem más, mint két hidrogénatom kovalens kötéssel összekapcsolva. Standard hőmérsékleten és nyomáson a két atommag közti távolságot az határozza meg, mekkora távolságnál legalacsonyabb a potenciális energia. Ha össze akarnánk nyomni az atomokat, energiát kellene befektetnünk; nőne azok potenciális energiája. Ha szét akarnánk őket húzni, akkor energiát kellene befektetnünk, és növelni a potenciális energiát. Ebben a videóban be szeretnék mutatni egy kidolgozott példát. Itt van három diagram, melyek a potenciális energiát ábrázolják a magok közti távolság függvényében. Előre bocsátom, hogy az egyik a molekuláris, kétatomos hidrogén, a másik a molekuláris, kétatomos nitrogén (N₂), a harmadik pedig a kétatomos oxigén. Állítsd meg majd a videót és gondold meg, melyik diagram melyik molekula potenciális energiáját ábrázolhatja az atommagok közötti távolság függvényében. Segítségképpen javaslom, hogy vedd figyelembe a potenciális energia minimumát. A minimum az, ami megfelel standard hőmérsékleten és nyomáson a kétatomos molekulában a magok közötti egyensúlyi távolságnak. Ez a távolság két dologtól függ. Egyrészt attól, hogy milyen kicsik az atomok, mennyire kicsi a sugaruk. Kisebb atomok esetén általában kisebb lesz az egyensúlyi távolság. Másrészt, amit figyelembe kell venni, az az atomok közti kötésrend. Adok egy kis segítséget: a kétatomos hidrogénben csak egy kovalens kötés van. A kétatomos nitrogénben viszont hármas kötés van, a kétatomos oxigénben pedig kettős kötés. Minél nagyobb a kötésrend, annál közelebb kerülnek egymáshoz az atomok, és annál nagyobb lesz a kötési energia; az az energia, ami az atomok szétválasztásához kell. Emlékszel? Erről már beszéltünk az előző videóban is. Ez itt a kötési energia. Akkor most állítsd meg a videót, és próbálj meg rájönni, melyik a H₂ grafikonja, melyik a N₂-é, melyik az O₂-é? Nézzük először a kötési energiákat! Ha megnézed, itt előfordul egyes kötés, kettős kötés, hármas kötés. A legnagyobb kötésrendnél várjuk a legnagyobb kötési energiát. A legnagyobb kötési energia ez a lazacszínű itt. Ennek alapján azt mondhatjuk, hogy ez lehet a N₂. Valószínű tehát, hogy ez a kétatomos nitrogén. A következő legnagyobb kötési energia, ha alaposan megnézzük, úgy látszik, hogy ez a lila itt. A kötésrend alapján esélyesnek tűnik, hogy ez az O₂. A legkisebb kötési energia pedig ez, amit itt látunk. Már csak a kötésrend alapján is ez egy egyszerű egyes kötés, azaz feltehetően ez a kétatomos hidrogén. Tekintsük át azonban az atomsugarakat is! Ha megnézzük ezt a periódusos rendszert, látjuk, hogy a hidrogénnek mindössze egy elektronja van az első héjon, így nyilván az lesz a legkisebb. Ennek alapján érthető, hogy az a távolság, melynél a potenciális energia minimális, a legkisebb atomokból felépülő molekula esetén a legkisebb. Ha viszont a másik kettőt nézzük, észrevehetünk valami érdekességet. Idézd csak fel, hogy az atomsugár nő, ahogy lefelé haladunk egy oszlopban. A sorokban jobbra haladva viszont csökken, mivel egyre több elektron kerül ugyanarraa héjra, ezzel a Coulomb-erő is nő a mag és az adott külső héj között. Ha ezt a trendet nézzük a nitrogéntől az oxigénig, akkor az atomsugár kis csökkenését várjuk, mivel ezek egymás mellett vannak. Közel vannak, viszont az oxigénen eggyel több elektron van a második héjon, amitől valószínűleg kicsit kisebb lesz. Ha erre akarunk alapozni, mondhatjuk, hogy itt a lazacszínűnél az atommagok távolsága kicsit kisebb; lehet, hogy az az oxigén, és ez a nitrogén. Viszont közel vannak egymáshoz, a kötésrend pedig felülírhatja ezt. A kötésrend pedig, amint ebből a nagy kötési energiából sejthetjük, ez árulja el leginkább, hogy ez lesz a nagyobb kötésrendű kétatomos molekula, az N₂. Közel van egymáshoz az atomsugaruk, de ez adja a különbséget. A két nitrogénatom közelebb van egymáshoz, hiába nagyobbak valamivel. Ezzel a hozzárendeléssel így már elégedettek lehetünk.