Img00027 (2)

31

Stabilna konfiguracja układu odpowiada minimum jego energii, co ma miejsce przy odległości między atomami r = r_Q. Odpowiadająca temu stanowi energia wiązania W_Q ma wartość ujemną; wartość dodatnia W_d = - W₀ będzie wtedy tzw. energią dysocjacji cząsteczki, tj. energią, którą trzeba dostarczyć do cząsteczki, aby rozdzielić jej atomy. Proces dysocjacji może zachodzić np. w wysokiej temperaturze, gdy energia przekazana zostaje cząsteczce w procesie zderzenia z inną cząstką o dostatecznie dużej energii. Energie dysocjacji są na ogół niewielkie — rzędu jednego lub kilku eV.

Dla stabilnego układu siły odpychające muszą mieć mniejszy zasięg niż siły przyciągające, tj. n< m.

Gdy energie W_a i W_r będą opisane wyrażeniami (1.27-2), wtedy siła między atomami

F(r) = — = n— -m—    (1.27-3)

dr rⁿr^m+1

będzie składać się z dwóch członów: siły przyciągającej F_a i odpychającej F , równoważących się w odległości r = r_Q.

Na rysunku 1.27-1 pokazano bilans energetyczny oraz bilans sił przyciągających i odpychających w cząstce NaCl. Równowagowa odległość między jonami Na* i Cl' wynosi 0,28 nm.

1.28.    Człon odpychający siły w równaniu (1.27-3) powstaje wskutek odpychania się chmur elektronów przy zbliżeniu się atomów na bardzo niewielką odległość. Siła przyciągająca dla cząsteczek o jonowym lub częściowo jonowym charakterze, działająca na większe odległości, wywołana jest przyciąganiem różnoimiennych jonów siłami elektrostatycznymi Coulomba (por. równ. (1.27-3), wtedy wartość n = 1).

Odległość r_Q odpowiadająca długości wiązań między atomami w cząsteczce wynosi zwykle około 1 do 3 angstremów (1 angstrem = 10 ⁸ cm). Energia wiązania (równa energii dysocjacji) wyrażana zwykle w kJ/mol (lub w eV) jest bardzo różna dla różnych związków; dla cząstek dwuatomowych zawiera się zwykle w granicach 100... 1000 kJ/mol.

Stany skupienia

1.29.    Pierwiastki i ich związki chemiczne mogą występować w przyrodzie, w zależności od warunków, w trzech stanach skupienia: stałym, ciekłym i gazowym. W stanie stałym i ciekłym odległość między sąsiednimi atomami wynosi kilka angstremów, tj. w 1 m³znajduje się 10²⁸... 10²⁹ atomów. Gazy natomiast zawierają ok. 2,7-10²⁵ cząsteczek/m³, co odpowiada średniej odległości między cząstkami około 30 angstremów.