Molècula diatómica

Molècula diatómica

Dinitrógeno o nitrogen gaseós.

Les molècules diatómicas (del grec δι, dos i άτομον, àtom) són aquelles que estan formades per dos àtoms del mateix o distint element químic. Este apany es deu a l'existència d'un mínim en el potencial al com es troben somesos els àtoms. Els gasos nobles no formen molècules diatómicas: açò pot ser explicat usant la teoria orbital molecular.

Descripció i localisació en la naturalea

El potencial al que estan somesos els dos àtoms i el que els manté units, complix en les següents característiques: per a $r$ molt grans este potencial es torna una constant, la qual se sol prendre com l'orige d'energia potencial; en fer-se $r$ cada volta més menut, el potencial decreix en l'orde de $r^{-6}$ degut a que estan somesos a forces de tipo Van der Waals, decreixent el potencial molt ràpit fins a alcançar el punt mínim (a $r=r_e$); aixina que quan $r\approx 0$ llavors $V_{(}x)\approx inf$. És en els seus primers nivells energètics molt similar al potencial del Oscilador harmònic.

El llibre de Huber i Gerhard Herzberg, reeditat per Iñaki, Molecular Spectra and Molecular Structure IV. Constants of Diatomic Molecules (Wikipedia en anglés), llista centenars de molècules diatómicas, algunes de les quals s'han detectat espectroscópicamente en l'espai interestelar. No obstant, de totes estes, només algunes es troben en la naturalea encara que representen casi la totalitat de l'atmòsfera terrestre: dinitrógeno (78%), dioxígeno (21%), argón (0.9340%). l'oxigen també apareix en forma de molècula triatómica en el nom d'ozon (O₃).

Elements diatómicos són aquells que pràcticament existixen exclusivament com a molècules diatómicas, són conegudes com a molècules diatómicas homonucleares quan en el seu estat natural no estan químicament enllaçats en un atre element. Entre els eixemples més comuns trobem l'H₂ i l'O₂.

Llista d'elements diatómicos:

• Hidrogen → H₂
• Oxigen → O₂
• Nitrogen → N₂
• Flúor → F₂
• Clor → Cl₂
• Bromo → Br₂
• Yodo → I₂

Els elements que es troben en estat diatómico baix una situació de 100 000 Pa (1 bar) i 298 K (25 °C) són: hidrogen, nitrogen, oxigen i els halógenos: flúor, clor, bromo, yodo, i provablement també l'astato. El astato és tan rar en la naturalea (la seua isòtop més estable té una vida mija de només 8,1 hores) que habitualment no se li té en conte. Molts metals són també diatómicos quan es troben en estat gaseós. Atres elements com els metals tenen les seues respectives molècules diatómicas en estat gaseós. Ademés, algunes molècules diatómicas com el difósforo són altament reactives.

Si un compost està format per àtoms del mateix element com l'hidrogen o l'oxigen es diu que són homonucleares. Si no és aixina, com el monòxit de carbono o l'òxit de nitrogen (II), es diu que són heteronucleares. Aixina i tot casi sempre entenem per molècules diatómicas a les homonucleares. L'enllaç químic en una molècula diatómica homonuclear és apolar i covalente.

Atres elements existixen en forma diatómica pero en una alta inestabilitat i reactivitat. Com a eixemple tindríem el difósforo (P₂).

En estudiar el problema de dos partícules someses a este potencial que depén de les distàncies intranucleares es torna complicat per l'existència dels molts graus de llibertat de la partícula: els vibracionales i els rotacionales (els quals es deuen a la variació dels ànguls donats en direcció dels eixos de la molècula) i ademés: quan la molècula vibra el seu moment d'inèrcia canvia per la vibració en $r$ i la seua energia rotacional.

Representació del dioxígeno.

Significació històrica

Durant el XIX es pensava que els elements en estat gaseós podien ser diatómicos pero no s'havia confirmat. De fet, John Dalton va dir en el seu teoria atòmica que els elements eren monoatómicos i que els àtoms del mateix element tenien el mateix pes atòmic. Per eixemple, Dalton va pensar que la fòrmula del aigua era HO. En conseqüència d'açò es varen realisar càlculs erròneus sobre la massa i pesos moleculars d'alguns composts bàsics.

En 1805, Louis Joseph Gai-Lussac i von Humboldt varen mostrar que l'aigua estava formada per dos hidrogen i un oxigen. En 1811, Amedeo Avogadro va concretar l'exacta composició de l'aigua, basant-se en lo que hui es coneix com Llei de Avogadro i l'evidència de l'existència de molècules diatómicas homonucleares. No obstant, estos resultats varen ser ignorats en la seua major part fins a 1860. Açò va ser, en part, per la creència de que els àtoms d'un element no tenien cap afinitat química cap a àtoms del mateix element. Ademés, alguns conceptes de la dissociació de molècules no estaven explicats en la Llei de Avogadro.

En 1860, en el Congrés de Karlsruhe sobre masses i pesos atòmics, Cannizzaro va reviure les idees de Avogadro i les va usar per a realisar una taula periòdica de pesos atòmics, que tenien prou similitut en els actuals valors. Estos pesos varen ser un important prerrequisito per al descobriment de la Taula periòdica dels elements de Dmitri Mendeléyev i Julius Lothar Meyer.