• Successful_Try543@feddit.org
        3·
        6 days ago

        Wieder was gelernt: Es gibt ein Dimer von Helium, auch wenn das nur “locker” zusammenhängt.

        Aufgrund der für alle Atome und Moleküle wirksamen Van-der-Waals-Wechselwirkung existiert jedoch bei Helium ein Dimer, allerdings mit einer äußerst kleinen Bindungsenergie von ca. 1,1 mK (k_B T = 1,52 · 10^−26 J, k_B T/e = 9,5 · 10^−8 eV)[38] und einem entsprechend großen Bindungsabstand von ca. 52 Å.[39]

          • Successful_Try543@feddit.org
            1·
            3 days ago

            Laienhafte und hoffentlich verständliche Zusammenfassung eines Ingenieurs:

            • Dimer: zwei gleiche Atome haben sich zu einem Molekül verbunden, hier He_2
            • Van-der-Waals-Kräfte: Elektromagnetische Anziehungskräfte zwischen Atomen, die darauf beruht, dass die äußeren Elektronen (das sind die, die für chemische Bindungen relevant sind) an manchen Orten um den Atomkern wahrscheinlicher sind als an anderen. Dort, wo sie als negative Ladungsträger sich wahrscheinlicher Aufhalten, ist also eher eine negative Ladung, als dort, wo sie eher nicht sind, dort hinterlassen sie eine eher positiv geladene Lücke, da die Protonen des Kerns nicht von den Elektronen “verdeckt” und somit “neutralisiert” werden. Da positive und negative Ladungen sich (bekanntermaßen) anziehen, ziehen sich dementsprechend auch die Atome dadurch an: An der Stelle an dem die Elektronen vom einen Atom eher sind zieht dieses das andere Atom an der Stelle, an dem die Elektronen des anderen Atoms eher nicht sind, an und sie bilden hier ein Molekül aus zwei Helium-Atomen.
            • Die Bindungsenergie dieses Moleküls sind selbst in der Energieeinheit Elektronen-Volt (eV) die in der Chemie und Kernphysik gebräuchlich ist, weil sie für einzelne Elementarteilchen gewöhnlich nicht so furchtbar kleine Zahlenwerte wie das Joule liefert, immer noch furchtbar klein. Mit dem Verhältnis zur Boltzmann-Konstanten k_B, einer ebenfalls furchtbar kleinen Naturkonstanten, kann man die Energie als Temperatur ausdrücken, hier im Bereich Milli-Kelvin, also immer noch ein sehr kleiner Wert.
            • Die Bindungsenergie und der Abstand der beteiligten Atome hängt umgekehrt, über den Kehrwert, zusammen, eine kleine Bindungsenergie bedingt also einen großen Abstand. 52 Ångström (Å) entsprechen dabei dem 52-fachen Durchmesser eines Wasserstoff-Atoms (Der Durchmesser der Elektronenhülle um den Atomkern, nicht dem Kerndurchmesser!). Man könnte in Gedanken also ein H-Atom 52 mal zwischen die beiden verbundenen Helium-Atomkerne des He_2-Moleküls packen. Gewöhnliche (kovalente) Molekülbindungen, z.B. bei H_2-Wasserstoff mit 0,72 Å sind deutlich kleiner.