Zbliż do siebie dwa magnesy, a w pewnej odległości oba magnesy przyciągną się do siebie, a następnie przykleją. Po rozerwaniu magnesy pozostają nienaruszone, tylko oddzielone od siebie. Jeśli cząsteczki zachowują się w ten sposób — niezależnie od tego, czy są połączone, czy rozerwane, zachowują tożsamość molekularną — są uważane za odrębne cząsteczki.
Dyskretny vs. Ciągły punkt widzenia
Oddzielny molekuły zachowują tożsamość molekularną i takie molekuły mogłyby działać jako odrębne jednostki materii, jak ziarna piasku. To wyjaśniałoby, dlaczego cząsteczki lub pierwiastki mogą „sklejać się” w wiązanie chemiczne.
Do rozważenia ciągły, nie byłoby ostrych podziałów, a jeden pierwiastek lub cząsteczka łączyłyby się z drugim w wiązaniu chemicznym. To wyjaśniałoby stabilność lub siłę magnetyzmu. Zauważ, że cząsteczki są nie uważane za niedyskretne.
Dyskretne kontra ciągłe jest analogiczne do pytania, czy składniki wszechświata działają jak cząstki czy fale.
Dyskretne cząsteczki i formy elementarne
Z dyskretnego punktu widzenia cząsteczki można uznać za dyskretne w sposobie ich działania na poziomie molekularnym. Chemia dyskretnych cząstek uważa cząsteczki lub pierwiastki za dyskretne w zależności od braku interakcji.
Elementy w ich postaci elementarnej mogą być uważane za dyskretne. Element w swojej postaci elementarnej składa się tylko z tego elementu i nie jest połączony z innymi elementami. Element miałby istnieć wolny (niepołączony) w naturze. Takie substancje, choć z pozoru proste, rzadko są wytwarzane w czystej postaci w naturze.
Wszystkie gazy szlachetne istnieją w formie pierwiastków. Przykładem metalu w postaci elementarnej byłoby złoto, które można znaleźć w przyrodzie w stanie elementarnym. Inne pierwiastki znalezione w postaci niezwiązanej to miedź, srebro, siarka i węgiel.
Dyskretne cząsteczki: dwuatomowe i inne cząsteczki
Kilka niemetali istnieje jako gazy w temperaturze pokojowej i jako cząsteczki dwuatomowe: H2, N2, O2, F2, Cl2, JA2 i Br2. Działają one jak dyskretne cząsteczki.
Weź również pod uwagę cząsteczki, takie jak woda, które istnieją w postaci dyskretnej w różnych stanach materii, takich jak ciecz lub ciało stałe. Kiedy lód się topi, zmienia stan, ale zachowuje swoją dyskretną tożsamość.
Inne stany stałe nie zachowałyby tej dyskretnej tożsamości. Na przykład sól kuchenna, NaCl, rozpada się na jony w stanie wodnym i nie jest uważana za dyskretną.
Dyskretne cząsteczki i siły wiążące
Cząsteczki dyskretne na ogół nie oddziaływałyby z innymi cząsteczkami.
Oddziaływania dipol-dipol i siły dyspersyjne Londona wynoszą dwa siła międzycząsteczkowas, które pozwalają dyskretnym cząsteczkom łączyć się ze sobą tak, jak wiele małych magnesów.
Oddziaływania dipol-dipol
W oddziaływaniach dipol-dipol w cząsteczce powstaje ładunek częściowy z powodu nierównomiernego rozkładu elektronów. Dipol to para przeciwnych ładunków oddzielonych odległością. Szczególnym przypadkiem oddziaływania dipol-dipol jest wiązanie wodorowe.
Wiązanie wodorowe dzieje się między dwiema oddzielnymi cząsteczkami. W wiązaniach wodorowych każda cząsteczka musi mieć atom wodoru, który jest kowalencyjnie związany z innym atomem, który jest bardziej elektroujemny. Bardziej elektroujemny atom przyciągnie do siebie współdzielone elektrony w wiązaniu kowalencyjnym, tworząc częściowe ładunki dodatnie.
Rozważmy na przykład cząsteczkę wody, H2O. Pomiędzy wiązaniem wodorowym jednej cząsteczki wody a wiązaniem tlenu drugiej, zachodzi oddziaływanie oparte na częściowych ładunkach dodatnich (atom wodoru) i częściowych ujemnych (atom tlenu).
Te dwa niewielkie ładunki zamieniają każdą dyskretną cząsteczkę wody w słaby magnes, który przyciąga inne dyskretne cząsteczki wody.
Londyńskie Siły Dyspersyjne
Siły dyspersyjne Londona są najsłabszymi siłami międzycząsteczkowymi. Jest to tymczasowe przyciąganie, które ma miejsce, gdy elektrony na dwóch sąsiednich atomach oddziałują, tworząc tymczasowe dipole.
Zwykle tylko cząsteczki polarne tworzą dipole. Oznacza to, że elementy, które wiążą się i mają dość dużą różnicę elektroujemności. Jednak nawet cząsteczki niepolarne, czyli takie, które nie mają w sobie częściowych ładunków elektrycznych, mogą mieć chwilowe ładunki lekko ujemne.
Ponieważ elektrony nie są nieruchome, możliwe jest, że wiele ujemnie naładowanych elektronów może znajdować się w pobliżu jednego końca cząsteczki. W tym momencie cząsteczka ma lekko (choć chwilowo) ujemny koniec. Jednocześnie drugi koniec będzie chwilowo lekko pozytywny.
Ten natychmiastowy dipol tworzy chwilowy charakter polarny i może pozwolić dyskretnym cząsteczkom na interakcję z sąsiednimi cząsteczkami.