Про размазню и градацию невинности

[grihan]

Когда поняли, что атомы состоят из отрицательных электронов и положительных ядер, сначала думали что они похожи на кекс с изюмом. Когда кекс с изюмом опровергся, стали думать что это как планета со спутниками. На самом же деле, электроны никакие не изюминки и не спутники, а некая хрень, которая размазана по определённому уровню энергии (орбиталю). Орбитали могут выглядеть вот так, именно в таких объёмах находятся размазанные электроны (там где они есть) - максимум по два на каждый орбиталь:

1

Когда два или больше атомов связываются между собой, чтобы дать молекулу - их орбитальки сливаются, порождая молекулярные обритали, которые могут быть похожи на сиськи и секс-игрушки вообщё чёрти каких форм. Особенно изощрённые формы наблюдаются в молекулах с переходными металлами, таких как, например, тут снизу в двух соединениях урана справа и по центру (орбиталей с электронами у этих молекул гораздо больше - тут показаны только три в сравнении с подобными у ацетилена, который слева) [1]:



Это всё математические модели, конечно, полученные через приближённое решение уравнения имени чувака с котом в ящике. Красный и синий цвета обозначают ещё одну математическую хрень (отрицательную и положительную функции), которая сейчас не важна. Важно то, что электроны будут размазаны повсюду, где им позволит это пресловутое уравнение. Именно эта размазанность держит атомы вместе в молекулах.

Из орбитальных форм кроме эстетического удовольствия можно получить и много разной полезной информации: предсказывать механизм распада молекулы, её реактивность, некоторые физические свойства итд.

Eсли оторвать у молекулы электрон (окислить) или накинуть дополнительный (восстановить) - свойства молекулы изменятся: она может развалиться, приобрести активность, обрести или потерять магнетизм. Если в результате всего этого получится органическая молекула с неспаренным электроном - она называется радикал. Я про кое-какие радикалы писал недавно - там снизу кстати тоже картинки орбиталек есть красивые.

А теперь, как говорил птица Додо, начинается путаница. Я недаром отметил курсивом слово "органическая". Помимо органических молекул есть ещё и неорганические - в частности такие, в которых есть переходные металлы. Такими молекулами занимается неорганическая химия. И эта неорганическая химия слово "радикал" не признаёт. Дело в том, что в переходных металлах сплошь и рядом существуют совершенно стабильные молекулы с неспаренными электронами, которые называются "парамагнитными комплексами" (которые органик мог бы назвать металл-центрированными радикалами). Это всё логично до того момента, пока неспаренные электроны размазанны непосредственно вокруг металла, если же электрон по какой-то причине с металла перемещается на органическую группу (лиганд), которая к этому металлу привязана  - путаница становится ещё больше.

Органик такую молекулу назвал бы просто - органический радикал, с металлсодержащим (неорганическим) заместителем. Но тупые неорганики ни в какую не готовы принять такую терминологию, и вместо этого придумали свою с блекджеком и шлюхами. Они используют (о боже!) слово "невинность" ("innocence"). Лиганд, который электрон из металла не вытягивает - называется "невинный" лиганд, если же ему это удаётся - он получает название "non-innocent" (виновный? грешный?). Это в какой-то мере удобно, потому что он может быть отчасти "виновным" (половину или другю часть электрона на себя перетянуть). Эти извращенцы определили даже такое понятие как "мера невинности".

Я это всё к тому, что моя задача на докторате была создать металл центрированные радикалы и металл замещённые радикалы с кремнием (парамагнитные комплексы с кремнёвыми лигандами разной невинности) и посмотреть что они из себя представляют и что полезного можно из них сделать. Получилось много всего интересного, в том числе красивейшие картинки орбиталек с неспаренным электроном. Скоро покажу.

[1] J. T. Lyon, H.-S. Hu, L. Andrews, J. Li PNAS 2007 104 (48) 18919.

Comments

[ygam.livejournal.com]

На самом деле электрон - это не размазанная хрень, а материальная точка; размазанная хрень - это плотность амплитуды (квантовомеханичесого аналога вероятности) нахождения электрона в той или иной точке.

[grihanm.livejournal.com]

А как же дуализм?

И почему точка?

[ygam.livejournal.com]

У протона есть размер: около 1 фемтометра. Если у электрона есть размер, то мы его не можем засечь.

А дуализм - это причина, по которой у нас комплексные амплитуды, а не вещественные вероятности; я забыл причину, по которой в квантовой механике не могут быть кватернионы; у Скотта Ааронсона в лекциях это упоминается.

[ygam.livejournal.com]

Здесь. (http://www.scottaaronson.com/democritus/lec9.html)

[grihanm.livejournal.com]

Полагаю, бритва О. рекомендует что у электрона в состоянии "частица" размер всё же есть.

Про размазанность почитаю и подумаю. Но чисто интуитивно кажется, что если дуализм, то и размазанность.

[ygam.livejournal.com]

Если есть три двери, а за одной из них стоит козел, мы же не говорим, что козел размазан между тремя дверями? Разница с электроном - это то, что наше незнание о козле выражается вещественными вероятностями, а об электроне - комплексными амплитудами.

[grihanm.livejournal.com]

Про электрон мы именно так и говорим, потому что этим он оотличается от козла. :-)

http://m.youtube.com/watch?v=zKdoE1vX7k4

[sunch.livejournal.com]

Лично мне наиболее наглядным кажется вот этот эксперимент: https://en.wikipedia.org/wiki/Elitzur%E2%80%93Vaidman_bomb_tester

В этом случае отговорки "а тут он ведет себя как волна; а тут он ведет себя как частица" перестают работать, и приходится признаться самому себе, что козел-таки действительно размазан.

[grihanm.livejournal.com]

Известная штука, читал-с. В частности у Пенроуза (Большое Малое и Человеческий Разум).

[yigal_s]

* наше незнание о козле выражается вещественными вероятностями, а об электроне - комплексными амплитудами.

мне с этой трактовкой не дает согласиться опыт интерференции электрона на двух щелях. "Наше незнание" интерферировать никак не может, остается только предположить, что интерференция связана с некоторым вполне независимым от нас процессом. Выражаясь иначе, если бы мы "не знали", через какую щель пролетает электрон, он бы всё равно пролетал только через одну из них, но судя по всему пролетает он через две щели сразу, поэтому как-то считать его материальной точкой никак не получается.

[grihanm.livejournal.com]

+1

Я ссылку на глупенькое видео как раз про этот эксперимент вставил

[yigal_s]

да, я уже потом заметил )))

[grihanm.livejournal.com]

https://en.wikipedia.org/wiki/Classical_electron_radius

[andresol.livejournal.com]

Хм, а какой-нибудь H₃Si• - это радикал? Он точно неорганический. Для меня это нормальный такой силильный радикал. На ПхД имел дело с борильными, центрированными на боре. Дело, мне кажется, не в органический/неорганический, а в том, есть переходный металл или нет.

[grihanm.livejournal.com]

Силильный - радикал.

Некоторые выделяют химию мейн груп элементс в отдельную категорию, а неорганикой называют только химию переходных металлов. У нас на факе неорганики делали именно так.

[lobastova.livejournal.com]

Очень интересно!

[grihanm.livejournal.com]

Бывает :)

[dr-pashka.livejournal.com]

Вообще-то, если у молекулы оторвать электрон - то получится катион-радикал. Для получения радикала оторвать нужно немного больше (порвать простую связь пополам, например).

[grihanm.livejournal.com]

Это конечно так, но как вы рвёте связь? Не пинцетом же. :-) Обычно сначала молекулу восстанавливают или окисляют и она распадается соответственно на анион и радикал или на катион и радикал.

Термически/фотолитически конечно тоже можно, но и в этом случае реакция часто идёт через ионизацию.