Re: Due atomi si uniscono a formare una molecola.

From: Giorgio Pastore <pastgio_at_units.it>
Date: Thu, 05 Apr 2007 01:39:37 +0200

fortunati.luigi_at_gmail.com wrote:
> On 4 Apr, 19:46, p..._at_libero.it (popinga) wrote:
>> Il 04 Apr 2007, 16:33, "Valter Moretti" ha scritto:
>>
... dovr� esistere una distanza caratteristica in cui a (1)
>> distanze maggiori domina la repulsione elettromagnetica e (2) a distanze
>> minori domina l'attrazione forte. Questa distanza � dell'ordine del fermi.
>> Per avvicinare due nuclei a corta distanza bisogna per� vincere la barriera
>> di potenziale couombiana (em), dopo di che il sistema "cade" nella buca ti
>> potenziale "forte" e pu� diventare uno stato legato.
>> L'andamento del potenziale associato alla forza elettromagnetica decresce
>> come 1/r .
...
>> --
>> Cometa Luminosa ha scritto:
>> Quindi non ti capisco. C'e la forza Coulombiana, repulsiva, che tende
>> ad allontanare i nuclei. Di che altra forza hai bisogno?
>
> E' come dite voi 2. La forza repulsiva � quella colombiana.

...
Mi spiace ma siete tutti fuori strada e la prima sensazione di
fortunati.luigi aveva un fondamento.

Le forze nucleari non c' entrano niente ovviamente. Basta farsi un conto
di quanto vale l' energia potenziale di due nuclei a distanza dell'
ordine di un fermi. Che temperatura ci vorebbe per portare due nuclei
di idrogeno a quella distanza ? Il conto � istruttivo anche perch� fa
vedere che neanche in una stella si raggiunge quella temperatura (ma
questa � un' altra storia ;-) ).

Lasciando stare quindi l' interazione forte, cosa impedisce a due
nuclei di arrivare torppo vicini e li costringe invece a distanze dell'
  ordine degli angstrom anche a pressioni altissime ?

La forza Coulombiana tra nuclei c'e' senz' altro. Ma non ci sono solo i
nuclei in giro. Ci sono anche gli elettroni. Questi danno un contributo
fondamentale alle forze internucleari non solo per quel che riguarda gli
effetti attrattivi ma anche per quelli repulsivi.

Prendiamo due atomi di elio. A grande distanza interagiscono molto poco.
Trattandosi di atomi a shell chiusa c'e' solo una debole attrazione di
van der Waals. Le cariche nucleri sono schermate dalle nuvole eletroniche.

Se adesso "spingo" i due atomi uno contro l' altro, ad un certo punto la
nuvola elettronica di ognuno comincia a sovrapporsi a quella dell'
altro. Questo provoca una ridistribuzione degli elettroni che costa
energia. Quindi tre all' effetto di diminuzione dello schermo che fa
comparire una repulsione di origine coulombiana che per� non va come
1/r (che ci sarebbe anche se i due atomi si avvicinassero a nuvole
elettroniche fisse), compare un extra-repulsioe dovuto al crescente
costo energetico del riarrangiamento elettronico.

Che gli elettroni debbano riarrangiarsi su livelli piu' alti si puo'
intuire se si considera la configurazione limite in cui i due nuclei
sono quasi coincidenti . Allora la "molecola" assomiglia ad un atomo di
Berillio con carica 4 e 4 eletroni. Che pero' non possono occupare
tutti e 4 lo stato 1s ma due devono finire sullo stato 2s. Tutto questo
costa energia e fa salire l' energia totale della molecola piu'
rapidamente che nel caso coulombiano puro.

Poich� l'origine ultima di questa extra-repulsione � nel principio
di Pauli, talvolta la parte repulsiva viene chiamata forza di Pauli.

Di fatto la parte repulsiva delle interazioni atomiche e' spesso
modellata con termini che crescono esponenzialmente o come 1/r^12
(potenziale di Lennard-Jones) al diminuire della distanza.

Giorgio
Received on Thu Apr 05 2007 - 01:39:37 CEST