この実験について
結合を伸ばしたり縮めたりしながら、ポテンシャルエネルギーと復元力を測定します。電子を共有する共有結合の模式図とイオン対を比較し、ポテンシャルの極小と平衡距離の関係を確認します。
学習目標
- 結合ポテンシャルの引力側と斥力側を見分けます。
- 平衡距離と合力としての半径方向の力がゼロになることの関係を確認します。
- 共有結合における電子の共有、イオンにおける電子の局在、巨視的な結晶格子を区別します。
使い方
- 1オレンジ色の原子を平衡位置から遠ざけ、内向きの力を記録します。
- 2結合を圧縮し、斥力によってエネルギーが急増する様子を観察します。
- 3最小値と大きく離れた距離で、ポテンシャル曲線を調べてください。
- 4イオン対に切り替え、より長距離に及ぶ引力を共有結合の例と比較してください。
モデル
前提条件
- パラメーターは説明用の近似値であり、振動スペクトルや熱化学的な解離測定値に合わせたものではありません。
- イオンの例は、孤立した1組の Na 正イオンと Cl 負イオンを表しています。結晶のマーデルング相互作用や電子移動のエネルギーは含まれていません。
- 価電子の点は模式的なものです。走査によって原子間距離を指定しますが、分子振動の動力学を積分するわけではありません。
授業で試してみましょう
- Q1結合した原子対が距離ゼロまで近づいて潰れないのはなぜですか？
- Q2ポテンシャルの傾きと動径方向の力の符号は、どのように比較できますか？
よくある質問
表示されているエネルギーには、イオンを生成するためのエネルギーも含まれていますか？
いいえ。イオンポテンシャルは、あらかじめ存在する一価のイオンから始まります。それらの生成と電子移動は、このモデルの対象外です。
ポテンシャル井戸の底で力がゼロになるのはなぜですか？
滑らかなポテンシャルの極小点では、エネルギーの微分はゼロになります。このモデルでは、わずかに変位すると復元力が生じます。