• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  •  science >> Vetenskap >  >> Kemi
    Initial avstötning i kemisk bindning utesluter inte efterföljande attraktion

    Övergång från en svag fysisk bindning (fysiskorption) till en stark kemisk bindning (kemisorption).

    Filosofen Arthur Schopenhauer formulerade en metafor som kallas piggsvinsdilemmat, vilket förklarar ett visst optimalt avstånd mellan människor. Människor känner sig ensamma om för stort avstånd och oroliga för nära. Schopenhauer förklarade det ideala avståndet med hjälp av följande liknelse:"Ett antal piggsvinar kurrade ihop sig för värme en kall dag på vintern, men när de började sticka varandra med sina fjädrar, de var tvungna att skingras. Dock, kylan drev dem samman igen, när precis samma sak hände. Äntligen, efter många varv av att krypa och skingra sig, de upptäckte att de skulle ha det bäst genom att hålla sig på lite avstånd från varandra. På samma sätt, samhällets behov driver de mänskliga piggsvinen tillsammans, bara för att bli ömsesidigt avvisade av de många taggiga och obehagliga egenskaperna i deras natur. "

    Nobelpristagaren Richard Feynman rapporterade ett liknande fenomen för atomer, materiens grundläggande byggstenar. Hans lärobok i tre volymer, Feynman-föreläsningarna om fysik , börjar med antagandet att i fallet med en katastrofal händelse som urholkar all mänsklig kunskap, följande mening skulle innehålla den mest användbara informationen om naturen i den kortaste formen:"... alla saker är gjorda av atomer - små partiklar som rör sig i evig rörelse, attraherar varandra när de är lite ifrån varandra, men stöter bort när de blir inklämda i varandra."

    Dock, arten av interaktionen mellan atomer och molekyler med ytor är ännu mer komplex, som fysikern Lenard-Jones fann redan 1932. I vissa fall, två sätt att binda kan uppstå:en svag bindning, kallas fysisorption, och en stark bindning, kallas kemisorption. Physisorption gör att damm fastnar på ytor eller låter geckos gå på väggar och tak utan att falla av. Kemisorption är 10 till 100 gånger starkare än fysisorption. Samspelet mellan fysisorption och kemisorption är avgörande för rening av avgaser i katalysatorer av bilar och i industriella reaktorer som bygger baskemikalier genom katalytiska reaktioner.

    De två adsorptionssätten uttrycks av en energikurva som visar två minima. Dessa energikurvor har visats i läroböcker om fysisk kemi och ytvetenskap i decennier, även om experimentell tillgång hade begränsats till de jämviktspunkter där fysisorption och kemisorption förekommer. En grupp experimentella fysiker från University of Regensburg, Ferdinand Huber, Julian Berwanger och Franz J. Giessibl, har experimentellt registrerat uppkomsten av energikurvan som är involverad i övergången från fysisorption till kemisorption.

    De uppnådde detta genom att fästa en CO-molekyl på spetsen av ett atomkraftsmikroskop och flytta den mot en enda järnatom som sitter på en kopparyta och registrerade kraften som verkade i processen. I teamet ingick kvantkemisterna Svitlana Polyesa, Sergiy Mankovsky och Hubert Ebert från Ludwig-Maximilians-Universitetet i München, som utarbetade den teoretiska förklaringen. Att övervinna den energetiska barriären mellan fysisorption och kemisorption kräver en omarrangering av elektronerna (hybridisering) som utgör bindningarna, vilket har bekräftats i de kvantkemiska beräkningarna.

    Tillbaka till Schopenhauer och mänskliga relationer, det är inte ovanligt att människor också kan bli mycket lockade efter att ha övervunnit eventuellt första avstötning.


    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com