Up to date visueel model van een water molecuul

[Aromater]

Beste mensen, alvast mijn verontschuldigingen voor mijn onwetendheid, ik werk er aan.

In mijn zoektocht naar het antwoord op de vraag waarom massa zichzelf of elkaar aantrekt ipv afstoot (meestal stoot iets gelijkgestemds elkaar af zoals bij positief en negatieve lading of magnetisme etc. waarom massa niet), maar in mijn zoektocht langs fantastische nieuwe inzichten zoals Higgs velden etc. raak ik de weg wat kwijt. Aangezien ik nogal visueel ingesteld ben, heb ik de behoefte aan een grafisch model,zo veel mogelijk op schaal en volgens de laatse inzichten, om meer intuitief over dit vraagstuk na te kunnen denken. Ik schets wel wat voor mezelf (om wat ik gelezen heb of gehoord heb beter te doorgronden) en zoek er veel naar op internet maar ik heb geen goede tekening kunnen vinden. Nu teken ik beroepsmatig (cad) en zou mede om die reden graag zon model tekenen. Uiteindelijk hoop ik te begrijpen hoe massa en de aantrekking werkt, de topic op dit forum over dit onderwep bood me geen verduidelijking.

Dus....om te beginnen hoe ziet een molucuul er uit met de huidige kennis?

[Beresteyn]

main-qimg-81a3e0bbfe27b164a4d042a72522f5ce.gif (29.04 KiB) 3147 keer bekeken

 
De electron domain geometrie van een water molecuul is een tetraëder, vergelijkbaar met de structuur van methaan (CH₄). Zuurstof bevat echter twee vrij elektronenparen (in bovenstaande afbeelding zichtbaar als de blauwe bolletjes) waartussen repulsie optreedt; deze 'willen' zoveel mogelijk van elkaar verwijderd zijn. Dit zorgt dat de moleculaire geometrie net iets verschuift en de hoek tussen de twee waterstofatomen niet 109,5º, maar 104,45º is. 
 

main-qimg-e89aaec458c2163086f9d139eb2c89bc.png (33.59 KiB) 3145 keer bekeken

[Aromater]

Bedankt Beresteyn.

Een nieuw model voor me inderdaad, ik denk ook dat uit deze impressie duidelijk wordt dat water zich soms polair gedraagd?

Het is alleen zo dat ik me afvraag hoe dit er uit ziet met quarks, gluons,Higgs etc. Dat bedoelde ik meer

[Bladerunner]

Aangezien quarks, gluons en het Higgs boson elementaire deeltjes zijn bezitten ze geen structuur, geen fysieke vorm. M.a.w: geen enkele vergroting hoe sterk ook kan aan het licht brengen hoe deze deeltjes er uit zien. Maar zodra 3 quarks een proton of neutron vormen (normaal gesproken komen quarks niet als vrije deeltjes voor in de natuur, maar waarschijnlijk wel in de eerste fracties van de oerknal), worden ze fysiek in de vorm van o.a. een proton/neutron.
 
Maar zelfs dan is het niet mogelijk om een proton of neutron te zien als onderdeel van het atoom omdat de 'wolk' van elektronen rond de kern dit verhinderd.
Desondanks zijn we er wel in geslaagd om een redelijk beeld te krijgen van het waterstof atoom waar immers maar één elektron in die 'wolk' zit.
 
Bovenstaande afbeeldingen worden al haast een eeuw gebruikt om een schematische voorstelling van moleculen te maken. En dan blijkt dat we er niet zo ver naast zaten getuigen deze beelden van een kool-waterstof verbinding. De koolstof en de (veel kleinere) waterstof atomen zijn te zien inclusief de elektronenwolken die haast de vorm hebben van 'staafjes'!
 
Hier nog een foto (bron: Wikipedia) van het echte en schematische molecuul van een keton verbinding.

[Aromater]

Bladerunner bedankt.

Spectaculaire foto's, en tevens leuke links om verder te bekijken.

De deeltjes hebben geen structuur of zijn fysiek? Daar wordt mijn beeldende brein niet erg blij van.

Ik heb zelf wel eens iets geschetst maar hoopte dat er ergens een artist impression van het model te vinden zou zijn, welke dan meer gebaseerd is op kennis dan mijn beeld.

[Bladerunner]

Vroeger (de oude Grieken reeds) dacht men dat 'het atoom' ondeelbaar was (atomos is Latijns voor ondeelbaar) maar sommige zoals Plato dachten dat het wel deelbaar was in een oneindige reeks steeds kleinere deeltjes. Maar dat houdt geen stand in de hedendaagse bevindingen en het Standaardmodel.
Reeds in 1968 werd het bestaan van het tot dan toe hypothetische quark deeltje aangetoond in het proton. Pogingen om vervolgens het quark deeltje op te splitsen in nog kleinere deeltjes (zoals Plato dus redeneerde) lukte niet en er was ook geen theoretisch onderbouwing voor omdat de aanwezigheid van quarks als bouwstenen van het proton alle eigenschappen daarvan kon verklaren.
Als je overigens denkt dat alle deeltjes in steeds kleinere (fysieke) deeltjes op te splitsen zijn is dat ongeveer het zelfde als het 'Droste effect' want op die manier zou een deeltje als een proton geen fundamentele basis bezitten en dat is in de kwantummechanica een onacceptabel gegeven.
 
Dergelijke elementaire deeltjes hebben geen dimensie, het zijn meetkundig gezien punten en die hebben geen 'diameter' zoals een fysieke bol. (Ze hebben nog lengte nog breedte/hoogte) Hun aanwezigheid wordt verraden door de effecten die ze hebben op kwantumniveau of de lading die ze hebben. Elektronen b.v. zijn doordat ze een lading hebben al voor 1900 ontdekt ondanks dat we nu het elektron als een elementair deeltje beschouwen zonder structuur.
 
Uiteraard is er niets op tegen om een bol te tekenen en dan te stellen dat het het Higgsdeeltje voorstelt.

[Professor Puntje]

Vroeger (de oude Grieken reeds) dacht men dat 'het atoom' ondeelbaar was (atomos is Latijns voor ondeelbaar) maar sommige zoals Plato dachten dat het wel deelbaar was in een oneindige reeks steeds kleinere deeltjes.

 
Heb je een bron voor die veronderstelde opvatting van Plato?

[Marko]

Bovenstaande afbeeldingen worden al haast een eeuw gebruikt om een schematische voorstelling van moleculen te maken. En dan blijkt dat we er niet zo ver naast zaten getuigen deze beelden van een kool-waterstof verbinding. De koolstof en de (veel kleinere) waterstof atomen zijn te zien inclusief de elektronenwolken die haast de vorm hebben van 'staafjes'!
 
Hier nog een foto (bron: Wikipedia) van het echte en schematische molecuul van een keton verbinding.

 
Met dien verstande dat de "staafjes" die je ziet alleen zichtbaar zijn in specifieke gevallen, en dat je op die "foto's" géén H-atomen ziet. 

[Bladerunner]

 
Heb je een bron voor die veronderstelde opvatting van Plato?

Hier.

[Professor Puntje]

Hier.

 

De Nederlandse versie van Wikipedia zit er wel vaker naast, ze geven bovendien geen bron. Op de Engelstalige Wikipedia staat het verhaal dat mij ook bekend is:

 

https://en.wikipedia.org/wiki/Atomism#Geometry_and_atoms

 

Dat verdraagt zich moeilijk met de opvatting dat materie eindeloos deelbaar zou zijn, vandaar mijn bedenkingen bij de veronderstelling dat Plato dat beweerd zou hebben.

[flappelap]

Bladerunner bedankt.
Spectaculaire foto's, en tevens leuke links om verder te bekijken.

De deeltjes hebben geen structuur of zijn fysiek? Daar wordt mijn beeldende brein niet erg blij van.
Ik heb zelf wel eens iets geschetst maar hoopte dat er ergens een artist impression van het model te vinden zou zijn, welke dan meer gebaseerd is op kennis dan mijn beeld.

Vraag jezelf ook eens af waarom de natuur zich qua aanschouwelijkheid op atomaire lengteschalen iets zou moeten aantrekken van een diersoort dat geëvolueerd is op lengteschalen die miljarden keren groter zijn.

Dat is imo zoiets als op vakantie gaan naar de Braziliaanse oerwouden en hopen dat er kroketten uit de muur gehaald kunnen worden.

[klazon]

 (atomos is Latijns voor ondeelbaar)

Maak daar maar Grieks van.

[Bladerunner]

Lekker belangrijk zeg, één letter verschil. (In het Latijns is het atomus maar beide schrijfwijzes zijn gangbaar in het Grieks)

[Aromater]

Quote

Vraag jezelf ook eens af waarom de natuur zich qua aanschouwelijkheid op atomaire lengteschalen iets zou moeten aantrekken van een diersoort dat geëvolueerd is op lengteschalen die miljarden keren groter zijn.

Dat is imo zoiets als op vakantie gaan naar de Braziliaanse oerwouden en hopen dat er kroketten uit de muur gehaald kunnen worden.

Dat heb ik, en dat is inderdaad zoiets, ik probeer iets van een vertaling te krijgen voor mezelf die makkelijker voor mijn brein werkt.

[Bladerunner]

Voor zoiets gebruikt men dus de vormen zoals je die ziet in de eerste reactie op jou vraag. Aangezien een elementair deeltje geen fysieke afmeting heeft (slechts een 'reikwijdte' van zijn invloedssfeer) tekenen we ook die deeltjes als een bol omdat dit het meest tot de verbeelding spreekt aangezien het de vorm is die het meest bij die invloedssfeer past.
Neem bijvoorbeeld een magnetisch/elektrisch veld. Dat is wel aanwezig, maar heeft geen fysieke vorm in de zin van dat het materie is zoals een gas of vloeistof.
De deeltjes die verantwoordelijk zijn voor het transport van de lading zijn de fotonen die zelf dus ook geen fysieke vorm hebben. Toch kunnen we de vorm van een magnetisch veld zichtbaar maken door het simpele experiment van ijzervijlsel op een papier met een magneet er onder.
 
Maar zelfs een proton dat de kern vormt van het waterstof atoom en de simpelste vorm is van iets dat fysiek is heeft een onbepaalde structuur. Immers: structuren in het algemeen worden gevormd door de elementen die er in zitten. Maar één enkel vrij proton is geen element dus hoe ziet die 'structuur' er dan uit? Is een proton 'rood' of 'paars', mat of glanzend? Van een molecuul zeggen we dat het het kleinste deeltje van een verbinding is dat nog de eigenschappen ervan bevat en van één atoom zeggen we het zelfde maar dan m.b.t. het element. Alles wat uit kleinere deeltjes bestaat, daarvan heeft de vorm of structuur geen betekenis in de macro wereld.