Erklärung der kovalenten Bindung aus physikalischer Sicht?

Kovalente Bindung ist ein quantenmechanisches Phänomen, das klassisch nicht erklärt werden kann. Die Grundidee lässt sich am Beispiel eines Wasserstoffmoleküls demonstrieren, wenn man sich die Elektronen als zwei Teilchen in einem Kasten vorstellt. Indem Sie die beiden Wasserstoffatome zu einem Molekül zusammenfügen, machen Sie die "Box" doppelt so lang. Nehmen wir an, dass dies eine rechteckige Box ist. Verlängerung der kubischen Box in a$2\times 1 \times 1$Box macht die Wellenlänge entlang der Längsachse doppelt so groß. Durch die De-Broglie-Beziehung$p=h/\lambda$, verringert dies den Impuls in dieser Richtung um den Faktor$2$, die die zugehörige kinetische Energie macht$1/4$So viel. Die verringerte Energie macht das System stabiler. Um es auseinander zu ziehen, müssten Sie Energie hinzufügen.

Letztendlich ist jede Art von Bindung in kondensierter Materie auf Elektrostatik reduzierbar. Kovalente Bindungen, Ionenbindungen, Van-der-Waals-Kräfte, metallische Wechselwirkungen und noch komplexere Wechselwirkungen wie die phononvermittelte Elektron-Elektron-Anziehung in einem Supraleiter lassen sich alle auf rein elektrostatische Wechselwirkungen zwischen Elektronen und Kernen zurückführen.

Was die beobachtete Vielfalt an Verhaltensweisen gewährleistet, ist die Tatsache, dass sich mindestens eine Komponente der Materie nicht wie klassische Teilchen verhält, sondern QM erforderlich ist, zusätzlich zur Einführung effektiver Wechselwirkungen zwischen einer reduzierten Anzahl von Freiheitsgraden.