雙原子氣體

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簡介

雙原子氣體在自然界中很常見。雙原子分子指的是由兩個原子組成的分子。在正常溫度下，幾乎所有的雙原子分子都是氣體。雙原子分子存在於諸如一氧化碳和一氧化氮之類的物質中。

什麼是雙原子分子？

雙原子分子或雙原子元素是指化學鍵合在一起的兩個原子。當兩個原子相同，例如氧分子時，它們結合形成同核雙原子分子；但是，當它們不同，例如一氧化碳時，它們結合形成異核雙原子分子。

熱容

多原子（如水）和雙原子（如氧氣）分子都存在額外的旋轉運動，這些運動將熱能儲存在其旋轉動能中。由於雙原子分子可以繞兩個軸旋轉，因此每個額外的自由度都會使R與CV成正比地增加。

異核分子

其他所有雙原子分子都是兩種不同元素的混合物。異核雙原子分子是在壓力和溫度結合時產生的。

例如，氣體一氧化碳（CO）、氯化氫（HCl）和一氧化氮（NO）。

由於它們在室溫下是聚合的，因此許多 1:1 二元化合物，例如氣態 SiO、MgO 等，通常不被視為雙原子化合物。但是，當這些化合物蒸發時，會形成雙原子分子。

出現

科學家們在實驗室和星際空間中發現了許多雙原子化合物。氧氣（21%）和氮氣（78%）這兩種雙原子分子構成了大氣中大約 99% 的分子。地球大氣中自然存在的氫氣僅佔幾百萬分之一。然而，最常見的雙原子分子是氫氣。氫原子在星際介質中占主導地位。

分子幾何形狀

所有雙原子分子都是線性的，唯一區分它們的是兩個原子之間的距離。雙原子氧原子具有雙鍵，而雙原子氫、氟、氯、碘和溴原子則分別具有單鍵。相比之下，雙原子氮原子具有三鍵。

歷史意義

在很大程度上歸功於碳，原子、分子以及氧氣、氮氣和氫氣等元素以雙原子分子的形式存在等概念在 19 世紀得到了闡明。根據約翰·道爾頓最初的原子假說，所有元素都是單原子的，並且化合物中的原子通常彼此之間具有最簡單的原子比率。考慮一下道爾頓假設水為 HO 會導致氧的原子量是氫的 8 倍，而不是現在認為的 16 倍。因此，在將近 50 年的時間裡，原子量和分子式都存在歧義。

1805 年，洪堡和蓋-呂薩克發現，水由一體積氧和兩體積氫組成。1811 年，阿梅代奧·阿伏伽德羅利用被稱為阿伏伽德羅定律的定律和對雙原子分子的信念確定了水的精確組成。

儘管如此，這些觀察結果直到 19 世紀 60 年代才被避免，部分原因是人們認為一種元素的原子不可能與另一種相同元素的原子具有化學親和力，部分原因是直到後來才描述了阿伏伽德羅規則的明顯偏差，例如分子的解離。

在 19 世紀 60 年代的卡爾斯魯厄原子量大會上，卡尼扎羅恢復了阿伏伽德羅的理論，並將其應用於建立與當前概念一致的原子量連貫表。人們認為這些權重對於洛薩爾·邁耶爾和德米特里·門捷列夫發現週期律是必要的。

激發電子態

雙原子分子通常在其基態存在，稱為“X”態。當雙原子分子氣體被強大的電子激發時，一些分子會被激發到更高的電子態。例如，高空核爆炸和火箭搭載的電子槍實驗。當氣體佔據光或電磁輻射時，也會發生激發。

激發態也比較不穩定，總是會回到基態。在激發後（通常在幾分之一秒或更長的時間內，如果處於亞穩態激發態），從較高電子態向較低電子態以及隨後向基態發生躍遷，並且對於所有躍遷，都會釋放光子。這被稱為熒光。

結論

連線兩個原子的鍵長是所有雙原子分子都是線性的的唯一特性。雙原子氫、氟、碘、溴和氯原子具有單鍵，而雙原子氮原子具有三鍵，雙原子氧原子具有雙鍵。

同核和異核雙原子分子是雙原子化合物的另外兩種分類。當兩種相同物質的原子結合在一起時，它們會形成同核雙原子分子。

常見問題

1. 為什麼所有氣體都具有兩個原子？

第一個元素氫位於元素週期表左上角，有時表現得像鹼金屬。在室溫下，所有氣體，包括氫氣、氮氣、氧氣、氟氣和氯氣都存在。因此，它們被稱為雙原子氣體或元素氣體。

2. 空氣是雙原子氣體嗎？

眾所周知，在環境溫度和壓力下，空氣是兩種雙原子氣體，氮氣和氧氣的混合物。

3. 多原子粒子與雙原子粒子有什麼區別？

僅由兩個原子組成的分子稱為雙原子分子。多原子化學物質是指具有三個或更多原子的化學物質，無論這些原子來自相同元素還是不同元素。雙原子化學物質是指具有兩個原子的化學物質，無論是相同元素還是不同元素。

4. 雙原子分子是如何形成的？

氫原子需要一個額外的電子來完成其外層並變得穩定。這是透過形成雙原子分子來實現的，該分子透過非極性共價鍵與另一個氫原子共享一個電子。

5. 雙原子物質具有哪些鍵？

當雙原子分子靠近形成鍵時，電負性不會有任何差異，電子將在兩個原子之間平均分配。因此，會產生純共價鍵。因此，具有相同配對原子的雙原子元素形成純共價鍵。

6. 稀有氣體為什麼更惰性？

除了氦和氫之外，其他所有稀有氣體都是穩定的，因為它們對進一步反應具有厭惡感，並且在其最外層具有 8 個電子。

7. 雙原子分子在日常生活中有什麼用途？

因此，我們無法將雙原子分子發揮的所有作用都列在一起。但是，此類示例包括HCL 如何幫助人類消化以及氧氣如何幫助光合作用和細胞呼吸等。