Квантовая физика химической энергии: эндотермические и экзотермические реакции скачать в хорошем качестве

Квантовая физика химической энергии: эндотермические и экзотермические реакции

Спасибо Storyblocks за спонсирование этого видео! Скачивайте неограниченное количество стоковых медиафайлов по фиксированной цене с Storyblocks: http://storyblocks.com/ArvinAsh Поговорите со мной (ARVIN) на Patreon:   / arvinash   СПРАВОЧНЫЕ ВИДЕО Как уравнение Шрёдингера определяет электронную конфигурацию:    • How Quantum Mechanics Predicts All The Ele...   Почему атомы образуют молекулы?    • Why do atoms form molecules? The quantum p...   Почему изменение всего одного протона меняет свойства элементов:    • Why Does Changing Just One Proton Change a...   ГЛАВЫ 0:00 Типы химических реакций 1:17 Энергия разрыва и образования химических связей 2:48 Как химические связи хранят энергию 3:29 Секрет нашей музыки и стоковых видео! 4:48 Роль квантовой механики (уравнение Шредингера) в химических связях 7:23 Критическая роль принципа запрета Паули 9:55 Почему некоторые электронные конфигурации более стабильны 12:40 Роль энтропии в реакциях 13:39 Краткое содержание КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ В этом видео я показываю, почему одни реакции ВЗРЫВАЮТСЯ, а другие — КРУТЯТ: первопричина химической энергии. Я показываю, как химия эндотермических и экзотермических реакций может быть связана с фундаментальной квантовой физикой. Когда молекулы реагируют, связи между атомами разрываются и образуются новые. Разрыв связей требует энергии, в то время как образование новых связей обычно происходит с выделением энергии. Но энергетический баланс между этими двумя процессами определяет, является ли реакция экзотермической или эндотермической. Например, молекула метана CH4 имеет 4 связи углерод-водород, и для их разрыва на свободный углерод и 4 свободных атома водорода требуется определённая энергия. Мы получаем энергию обратно, когда эти свободные атомы углерода и водорода связываются с кислородом, образуя H₂O и CO₂. Это экзотермическая реакция. Напротив, при фотосинтезе, когда углекислый газ и вода соединяются, образуя сахар, глюкозу и кислород, происходит поглощение энергии. Разрыв молекулярной связи углекислого газа и воды требует больше энергии, чем образование молекул глюкозы и кислорода. Поскольку происходит общее поглощение энергии, эта реакция называется эндотермической. Как химические связи сохраняют энергию? Именно здесь вступает в дело квантовая механика, в частности уравнение Шредингера. Это уравнение показывает, что электроны находятся в областях вокруг ядра, называемых орбиталями. Когда два атома взаимодействуют, образуя молекулу, их электронные облака перекрываются, что приводит к появлению новых квантовых состояний электрона. Если эти состояния имеют более низкую энергию, они делают объединённую структуру двух атомов более устойчивой, чем атомы по отдельности. При этом выделяется избыточная энергия. Эта концепция в принципе применима к любым другим атомам, которые объединяются, образуя молекулы. Причина, по которой одни электронные конфигурации обладают большей или меньшей энергией, чем другие, объясняется принципом Паули, который гласит, что два одинаковых электрона не могут находиться в одном и том же месте одновременно. Это приводит к расположению электронов на разных орбиталях, находящихся на разных энергетических уровнях. Эти разные энергетические уровни предоставляют возможности для оптимизации энергии при объединении двух атомов. Химическая реакция между двумя или более атомами заключается в распределении доступных электронов участвующих атомов наиболее энергетически эффективным образом. Теперь у вас может возникнуть вопрос: что определяет, являются ли одни электронные конфигурации более энергетически эффективными, чем другие? Мы можем получить хорошее представление о наиболее стабильных электронных конфигурациях, рассмотрев благородные элементы в периодической таблице. Уравнение Шредингера показывает, что именно эти конфигурации наиболее стабильны. Эти элементы имеют полный набор электронов на своей внешней, или валентной, оболочке. Практически каждая связь, образующаяся между атомами для образования молекулы, представляет собой попытку общих электронов достичь полностью комплементарной оболочки, подобной оболочке одного из благородных элементов. #химия #химическаяреакция В эндотермических реакциях, поскольку продукты переходят в более высокое энергетическое состояние, возникает вопрос: как вообще может происходить эта реакция, если общая энергия не снижается? Здесь второй закон термодинамики переплетается с квантовой механикой. Хотя минимизация энергии — ключевое понятие физики, мы также должны учитывать энтропию системы в целом. Природа склонна отдавать предпочтение процессам, увеличивающим энтропию во Вселенной, то есть хаос и рассеяние. Даже если реакция поглощает энергию, если она увеличивает общую энтропию, она всё равно может инициировать реакцию. Краткое содержание: Движущей силой экзотермических и эндотермических реакций является баланс между энергетическим состоянием электронов в образующихся молекулах и энтропией. Расшифровка первопричины химической энергии Расшифровка тайн химической энергии: экзотермическая и эндотермическая квантовая физика Разоблач...