Aktuální číslo:

2017/12

Téma měsíce:

Kontakty

Křehké vztahy atomů helia

 |  13. 3. 2014
 |  Vesmír 93, 145, 2014/3

Elektroneutrální atomy či molekuly mohou vstoupit do tří druhů svazků, lišících se silou vazby, která je spojuje (mírou síly vazby je vazebná energie, tj. energie, kterou by bylo třeba vynaložit na roztržení vazby).

Zatímco vazebná energie chemicky spojených atomů odpovídá řádově stovce kilokalorií na mol, tzv. vodíková vazba (např. mezi molekulami vody) je o řád nebo dva slabší. Ještě slabší jsou van der Waalsovy síly, které jsou důsledkem vzájemné přitažlivosti mezi elektrickými dipóly atomů či molekul. Energie van der Waalsovy vazby se obvykle vyjadřuje v kelvinech (energie vydělená Boltzmannovou konstantou; jedna kilokalorie na mol odpovídá zhruba čtyřem stům kelvinům). Nejslabší odrůda van der Waalsových sil – tzv. disperzní síly – jsou důsledkem atrakce vzájemně indukovaných elektrických dipólů atomů a molekul a nesou spoluodpovědnost např. za vznik klastrů a kondenzaci vůbec, jakož i za fyzisorpci. Jejich energie dosahuje řádově jednotek kelvinů.

Disperzní síly byly poprvé analyzovány v roce 1930 Fritzem Londonem, který ukázal, že jsou důsledkem kvantově mechanických korelací mezi pohybem elektronů ve dvou či více různých atomech (nebo molekulách) při velkých vzdálenostech. Úměrné polarisabilitě (tj. deformovatelnosti elektronového obalu atomu či molekuly vnějším elektrickým polem) jsou Londonovy disperzní síly obzvlášť slabé v případě atomů helia (He; polarisabilita atomu helia je nejmenší ze všech atomů v základním stavu), které se proto vyhýbají svazkům s jinými atomy, ať už helia nebo jiných prvků, např. lithia (Li). Na druhou stranu činí zcela zaplněná elektronová slupka atom helia natolik kompaktním, že minimální vzdálenost, na kterou si atom helia připustí k tělu jiný atom (buď helia, nebo jiného prvku), je tak malá, jak to druhý atom dovolí. Ze všech možných atomových kombinací je tedy nejmenší právě pro pár He-He. Důsledkem je, že přitažlivé Londonovy disperzní síly, které rostou nepřímo úměrně s šestou mocninou meziatomové vzdálenosti, mají v případě dimeru helia (He2) příležitost dosáhnout poměrně velké hodnoty ještě předtím, než jsou přemoženy odpudivými silami při malých meziatomových vzdálenostech.

Nyní vidíte 19 % článku. Co dál:

Jsem předplatitel, mám plný přístup
Jsem návštěvník
Chci si přečíst celé číslo
Předplatným pomůžete zajistit budoucnost Vesmíru. Více o předplatném
OBORY A KLÍČOVÁ SLOVA: Fyzika

O autorovi

Břetislav Friedrich

Prof. RNDr. Břetislav Friedrich, CSc., (* 1953) studoval na Přírodovědecké fakultě Univerzity Karlovy v Praze, aspiranturu absolvoval v Heyrovského ústavu Akademie věd. V letech 1986–1987 působil v Ústavu Maxe Plancka v Göttingen, v letech 1987–2003 na Harvardově univerzitě a od roku 2003 v Ústavu Fritze Habera Společnosti Maxe Plancka v Berlíně, kde se zabývá zejména interakcemi molekul s elektrickými, magnetickými a optickými poli. V roce 2011 byl zvolen čestným členem Učené společnosti České republiky. Od roku 2013 je editorem časopisu Frontiers in Physical Chemistry and Chemical Physics a knižní edice Alexander von Humboldt Lectures (Springer).

Doporučujeme

Tajemná „Boží země“ Punt

Tajemná „Boží země“ Punt uzamčeno

Břetislav Vachala  |  4. 12. 2017
Mnoho vzácného zboží starověkého Egypta pocházelo z tajemného Puntu, kam Egypťané pořádali časté obchodní výpravy. Odkud jejich expedice...
Hmyz jako dokonalý létací stroj

Hmyz jako dokonalý létací stroj

Rudolf Dvořák  |  4. 12. 2017
Hmyz patří k nejdokonalejším a nejstarším letcům naší planety. Jeho letové schopnosti se vyvíjely přes 300 milionů let a předčí dovednosti všech...
Hranice svobody

Hranice svobody uzamčeno

Stefan Segi  |  4. 12. 2017
Podle listiny základních práv a svobod, která je integrovaná i v Ústavě ČR, jsou „svoboda projevu a právo na informace zaručeny“ a „cenzura je...

Předplatným pomůžete zajistit budoucnost Vesmíru

Tištěná i elektronická
verze časopisu
Digitální archiv
od roku 1994
Speciální nabídka
pro školy a studenty

 

Objednat předplatné