сродство к электрону

[jayrandom]

Мне удалось набрести на интересное понятие в химии/физике - понятие "энергии сродства электрона к атому". Говоря простым языком, это количество энергии, которое нужно приложить, чтобы навесить на нейтральное ядро (с полным штатным набором электронов) ещё один лишний электрон. Данные о каждом атоме сводятся в общую таблицу.

Вариант таблицы из русскоязычной Википедии.

Вариант таблицы из англоязычной Википедии.

Список из англоязычной Википедии.

Казалось бы, без такой таблицы (вернее, её параметрического расширения до "сколько стоит навесить 1, 2, 3, ... ,N электронов" а также в отрицательную сторону: "сколько стоит отодрать 1, 2, 3, ..., N электронов") немыслимы многие рассчёты в химии. Однако, на моё удивление, таблица зияет дырками, несоответствиями между различными экспериментами. Даже знак при числе нередко прыгает!

Comments

[b-my.livejournal.com]

Почему? :)
Зачем серьёзный расчёт там, где можно обойтись баловством? :)

[jayrandom.livejournal.com]

Возмущает именно то, что желание обойтись баловством доминирует, и применяется чаще, чем нужно. Иногда нужно серьёзно посчитать - и как тогда быть?

У меня откуда-то была уверенность, что такая базовая таблица существует, посчитана, и в ней только выправляются 5-е знаки после запятой. То, что не удалось найти такую таблицу полностью и неоднозначно заполненной, неприятно огорчает.

[b-my.livejournal.com]

Тогда считай серьёзно, ибо понятия, изначально предназначеные для баловства, неприменимы.

И несправедливы твои претензии к отсутсвию "обобщения".
В сторону отрыва электронов - это называется иначе: см. "ионизационные потенциалы" или "потенциалы ионизации". Они известны для всех элементов с хорошей точностью (выше, чем 5-й знак :)). По меньшей мере, первые три. Потому что они практически важны.
В сторону добавления электронов - это теряет смысл, потому что более одного электрона не навесится (да и один-то не всегда). Нет стабильных конфигураций, так какую энергию брать?

"Сродство к электрону" - штука, очень удобная для качественых или сравнительных прикидок химиков (типа: "ага, а здесь вот кальций оттянет электронную плотность от стронция!"), но не более. Если ты захочешь точно знать, что происходит с атомом в конкретной ситуации, ты будешь делать (если можешь) честный расчёт, а для такого расчёта знание того, как ведёт себя атом в другом частном случае - любопытная, но малозначащая деталь.

Конечно, может показаться удивительным и обидным, что доступны абсолютно точные и полные таблицы чемпионатов по гандболу с тысяча девятьсотзатёртого года, а вот со сродством к электрону - засада... но на практике - ... :)

[jayrandom.livejournal.com]

Дык, мне такая вот таблица (полученная в результате сведения вместе большого количества верифицируемых экспериментов) и нужна как входная информация к серьёзному счёту.

Не понимаю, почему это нельзя навесить (1, 2,...,7 электронов) и однозначно померить? Ведь вещества, где атомы имеют соответствующие степени восстановления, могут быть синтезированы из элементарных составляющих. Сколько при этом ушло тепла+света можно тоже наблюсти и зафиксировать.

Могу поверить, что в каждом случае нужно как-то извратиться. Могу поверить, что некоторые из этих экспериментов будут существенно дороже остальных. Видимо, населением не осознана практическая ценность таких данных и оно предпочитает гандбол.

[b-my.livejournal.com]

Какого рода счёт? Мы говорим о физике или о метафизике?

Что-то ты всё в кучу смешал - сродство к электрону, степень восстановления, энергии связи.

Не понимаю, почему это нельзя навесить (1, 2,...,7 электронов) и однозначно померить?
Потому что не на всякий отдельно стоящий нейтральный атом можно навесить даже один лишний электрон.
Два? А такое вообще бывает? Соединения - слыхал про такую экзотику... но атом?
Три и более - это, ИМХО, вообще из разряда ненаучной фантастики.

Ведь вещества, где атомы имеют соответствующие степени восстановления, могут быть синтезированы из элементарных составляющих. Сколько при этом ушло тепла+света можно тоже наблюсти и зафиксировать.
Забудь ты про эти электроны-шарики, которыми тебя пичкали в школе.
Ионная связь, степень окисления-восстановления - это всё удобные НАМ абстракции, в реальности они не существуют в сколь-нить чистом виде. Даже кристаллах, считающихся образцово ионными (щелочно-галоидные, например - NaCl), внешние электроны ОЧЕНЬ существенно перекрываются и взаимодействуют. Нет красивой картинки из учебника "один атом отдал два электрона, второй рассадил их себе на оболочки, и теперь атомы притягиваются как два заряженых шарика". Принципиально, качественно - это так, под эту классификацию подпадает NaCl, NaF, NaI, CaCl... но везде доля ковалентности достаточно велика (и разная!) чтобы обломить тебе любую попытку точного (или не точного) расчёта энергий связи одного соединения по другим на основе этой упрощеной картинки.
Сродство к электрону сейчас (google as substitute of general erudition :)) определяют через образование анионов и прямые спектрографические измерения (ИМХО, достаточно гемморойный метод). И с точностью до пятого знака это говорит об атоме только одну вещь: что в данной ситуации он ведёт себя именно так. По аналогии - это даёт некоторое представление о том, как примерно поведёт себя в иных случаях (где другие эффекты и силы можно с какой-то долей пофигизма считать несущественными). Но и только.
Что касается ценности... Ну вот спрашиваю я тебя цены на хлеб в кронах в лондонском магазине. Ты можешь (ну, при желании) назвать точную, честную цифру с точностью до седьмого знака. Но этой цифре с такой точностью нет никаких практических применений (или это настолько узкий частный случай, что если мне так уж нужна эта цифирь, то я найду инфу и посчитаю сам). В случае с сродством - та же фигня.

И раз ты заговорил о соединениях... Ты уверен, что тебе нужно именно сродство к электрону, а не, скажем, электроотрицательность?
http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%AD%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%BE%D1%82%D1%80%D0%B8%D1%86%D0%B0%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%8C
Что за задача-то?

[jayrandom.livejournal.com]

Мы говорим о химии, или где-то между химией и физикой.

Дано некоторое органическое соединение, обладающее способностью запасать и отдавать энергию. Определённая часть молекулы умеет ступенчато восстанавливаться и окисляться, может пребывать в N различных энергетических состояниях. В той (живой) среде, где это вещество используется, разницы между этими состояниями задают органический эквивалент "квантов энергии" - только такими порциями могут обмениваться живые клетки. Экспериментально размеры этих "органоквантов" известны, но мне интересно, чем они определяются, а для этого нужно считать самому.

Поскольку электроны не только отнимать в одном месте, но и прибавлять в другом, то нужна как ионизация, так и сродство.

[b-my.livejournal.com]

Прости, я перечитал несколько раз, но совсем ничего не понял.

У тебя - сложные соединения?
Но таблицы сродства ты смотришь для атомов?
Какая связь?

Или про атомы - это я прогоняю, а тебя всё время интересовали именно эти твои конкретные соединения?

И если тебе известна и формула соединения (я верно понял?), и его энергические состояния (из эксперимента?), то в чём вопрос? Известна не вся структура? есть подозрение, что она сложнее, и это влияет на общую картину процессов?
Как именно сродство к электрону причастно к расчёту?
Если это жизнь, то среда, очевидно, "мокрая"?
Что за метод расчёта?
Не очень ли дофига у меня вопросов? :)

[b-my.livejournal.com]

О, подумал, что у тебя может быть несколько разных соединений, отличающихся только одним атомом? И ты полагаешь, что имея значения сродства для элементов, ты сможешь выцепить систему уровней в соединении с другим элементом?

[jayrandom.livejournal.com]

Нет, это действительно довольно сложное органическое соединение с нетривиальной структурой (двойными связями, кольцами и пр). Среда, действительно, мокрая, т.к. дело происходит в клетках. Структура подтверждена рентгенодифракцией.

И я был бы рад воспользоваться таблицей энергий отрыва/приклеивания электронов к атомам (если бы она существовала), чтобы понять вклад в "органокванты" (известные из эксперимента) отдельных компонент этого соединения.

Вот такая вот неслыханная наглость :)

[b-my.livejournal.com]

Но если это соединение, то как тебе помогут цифры для отдельно стоящих, да ещё и нейтральных атомов?
Либо ты имеешь какой-то ОСОБО хитрый план, о котором я подумать не могу, либо точность расчёта будет на уровне "где-то в этой полусфере с вероятностью 0.5". Пока для меня это выглядит как предсказание завтрашней погоды в Эстонии по прошлогодним ценам на рис в Китае (не сказать, чтоб связи вообще не было, но уж очень она нетривиальна).
Ты можешь изложить в паре слов суть метода?

[jayrandom.livejournal.com]

Вот поэтому мне и недостаточно "однослойной" таблицы для нейтральных атомов, а потребуются также слои для разных степеней окисления.

Т.е. правильным подбором входных данных мне бы хотелось исключить необходимость в каких-либо сложных методах. Это ведь основная мысль, которую ты пытаешься протащить, правда? Что это всё настолько сложно посчитать, что результат вряд ли окупит издержки. Мне кажется, что если дело обстоит так, то мы просто имеем дело с неправильными моделями (помнишь проблему предсказания положений планет, исходя из птолемеевской земле-центрической модели? Эпициклы всякие, бррр...) .

[b-my.livejournal.com]

Есть, есть "многослойные" (в твоих терминах) таблицы.

Да, именно эту мысль я хочу "протащить": :) что посчитать достаточно сложно. Это задача, сходная с расчётом того же фолдинга. Точнее, другая ипостась той же самой задачи.

Попробуй свою методику дляя начала с чем-нить простым... ну, не знаю - с водородом, кислородом и водой, к примеру. :) Если получишь нечто выглядящее в нашей реальности хоть сколько-то разумно, это будет повод претендовать на Нобеля. Может, ты его и не получишь... сразу... но заявка будет серьёзная. Без шуток.

Но если соединение сильно попроще белка, то, может, тебе надо просто стукнуть каким-нить вашим квантовым химикам, чтобы они просчитали тебе требуемое, и всего делов. Сейчас на удивление много и на удивление хорошо уже умеют считать. :)

Неправильные модели? Ну, быть может. Но мне так не кажется, потому что, в отличие от птоломеевских загибонов, здесь изначальные принципы очень просты. Сложность чисто вычислительная, и лишь недостаток вычислительной мощности ведёт к сложности алгоритмической -- нужно понять и обучить машину, где и как схитрить.
Тут та же фигня, что и с аэродинамикой (которая может быть посчитана с отличной точностью из предельно простых законов Ньютона, но которую лишь недавно начали так считать, а до этого... в теории комплексного переменного Жуковский порядком наследил, и не от хорошей жизни).

[b-my.livejournal.com]

Если совсем честно и грубо: да, пока я думаю, что твоя наглость перешла звуковой барьер. :)

[jayrandom.livejournal.com]

:)