Molécula vs Cristal

Feynman menciona en sus conferencias:

...el concepto de molécula de una sustancia es solo aproximado y existe solo para una cierta clase de sustancias. Está claro en el caso del agua que los tres átomos están realmente pegados. No es tan claro en el caso del cloruro de sodio en el sólido. Solo hay una disposición de iones de sodio y cloro en un patrón cúbico. No existe una forma natural de agruparlos como "moléculas de sal".

Para mí eso no está claro. Una molécula de agua también está atrapada en un patrón (al menos cuando es sólida). Pensaría en cualquier molécula como 'átomos atrapados en un patrón'. Entonces, ¿por qué un cristal no es un caso especial de una molécula?

No entiendo esta pregunta en absoluto. El autor simplemente escribe alguna opinión, sin contradecir la cita de Feynman de ninguna manera. Es solo tu opinión y no puede ser correcta o incorrecta. Porque no veo mucho de una declaración en ella.

Respuestas (4)

En el caso del hielo, los átomos de hidrógeno y oxígeno en realidad comparten electrones. Están unidos "covalentemente". Cada oxígeno está unido a dos hidrógenos particulares, por lo que puedes dividir los átomos en grupos separados: este oxígeno está unido a estos hidrógenos, y aquél a esos , y así sucesivamente. Ese no es el caso en NaCl, donde realmente los diferentes átomos se atraen entre sí electromagnéticamente. En realidad, ningún átomo de sodio está unido a ningún átomo de cloro en particular, por lo que no tiene sentido hablar de una de las moléculas en un cristal.

La covalencia y la ionicidad se mezclan en la molécula. Como podemos escribir la función de onda Full-CI de la molécula de hidrógeno en base mínima como
C 1 [ ϕ 1 ( r 1 ) ϕ 1 ( r 2 ) + ϕ 1 ( r 2 ) ϕ 1 ( r 1 ) ] + C 2 [ ϕ 1 ( r 1 ) ϕ 2 ( r 2 ) + ϕ 1 ( r 2 ) ϕ 2 ( r 1 ) ]
aquí ϕ 1 ( r ) = mi α r y ϕ 2 ( r ) = mi α ( r R ) . R es la distancia internuclear. Esta función de onda corresponde a H H + , H + H , (iónico), y H H (covalente) formas de resonancia.

La diferencia entre un líquido y un fluido no está bien definida. Los fluidos altamente viscosos (como la brea en el famoso experimento de la caída de la brea) son sólidos en escalas de tiempo normales pero fluyen en escalas de tiempo muy largas. Los vidrios son, por definición, amorfos, por lo que no muestran un orden espacial de largo alcance (como un cristal); como resultado, no están en su estado fundamental y deben tener un tiempo de relajación finito pero muy largo. Los sólidos amorfos tienen el mayor grado de simetría (isotropía); la transición de vidrio amorfo a cristalino (digamos SiO2) implica una ruptura de simetría.

Entonces, primero está el problema de sólido versus líquido (una viscosidad finita pero potencialmente muy grande). Luego está el tema de los sólidos amorfos frente a los cristalinos, una transición de la simetría continua a la discreta. El cloruro de sodio FYI tiene un punto de fusión de 800 C.

Una tangente interesante son los "fluidos" no newtonianos como la masilla, que fluyen bajo la gravedad, pero cuando se golpean con un martillo se agrietan. También en las noticias recientemente, los científicos de Corning miden el flujo en un enorme bloque de Gorilla Glass. Pero el engrosamiento de las vidrieras medievales en el fondo NO es el resultado del flujo.

H 2 O s en agua líquida interactúan débilmente. Como una aproximación de primer orden, puede tratarse como un subsistema (molécula) aislado. Los NaCl interactúan bastante fuertemente en una sal. No es una buena aproximación aislar una sola "molécula de NaCl" en una sal. Como en la teoría de la perturbación, H = H 0 + H . Si H es pequeño, podemos hacer la expansión de la perturbación. H 0 es similar al concepto de molécula.

PD Aquí débil y fuerte son solo palabras descriptivas. Las interacciones en el agua y la sal son principalmente electromagnéticas.

Creo que no hay nada de malo en decir que un cristal es una molécula muy grande (macroscópica). Ahora, lo que Feynman está expresando es que nunca se puede considerar que un cristal de NaCl consista en moléculas individuales de NaCl. Cada ion Na está rodeado por seis iones Cl (y viceversa), ninguno de ellos tiene una atracción pronunciada. Todos los átomos de sodio y cloruro juntos forman el cristal y se mantienen unidos por fuerzas electrostáticas, formando una "macromolécula".