energie die moet worden toegevoerd om een enkele waterstofbrug te verbreken.

Lola stelde deze vraag op 09 april 2023 om 15:28.

Een vereenvoudigd model vertegenwoordigt een waterstofbinding als de elektrostatische interactie van vierpuntsladingen, gerangschikt langs een rechte lijn, zoals weergegeven in de afbeelding.
Schat met behulp van dit model de energie die moet worden toegevoerd om een enkele waterstofbrug te verbreken.

Ik weet zelf dat je de de k kan gebruiken als afstand (constante van coulomb), maar verder van dit kom ik niet. Kan iemand mij helpen? 

Reacties

Theo de Klerk op 09 april 2023 om 15:44
Gewoon eens uitrekenen: kracht van linker blauwe OH lading op rechter OH en H (F = k q1q2/r2 ). 
Ditto voor de rode linker H lading op de rechter OH en H. Netto kracht?  (je mag ook van de andere kant rekenen - de ladingen trekken elkaar even hard aan. Dat links beide ladingen elkaar ook aantrekken staat los van hoe ze de overkant aantrekken of afstoten).
En als er krachten in het spel zijn hoort daar ook een (elektrische) energie bij t.o.v. elkaar.
Jaap op 09 april 2023 om 23:31
Dag Lola,
Gevraagd is de energie die je moet toevoeren om een enkele waterstofbrug te verbreken. Dat wil zeggen: we scheiden de linker OH+H van de rechter OH+H. Als we ze loslaten, mogen ze niet meer bij elkaar komen door de netto aantrekkende coulombkracht. Daarom moeten we de rechter OH+H op 'oneindig grote afstand' van de linker OH+H brengen. De aantrekkende kracht is daar gedaald tot nul.
In de eindsituatie is elk duo in rust; ze hebben geen kinetische energie.

Binas tabel 35D2 geeft de formule Uel=–f·q·Q/r voor de spanning ten opzichte van 'oneindig grote afstand' bij een puntlading. Hierin is r de afstand tussen de ladingen q en Q aan het begin.

Laten we de ionen van links naar rechts A, B, C, D noemen.
Ion B oefent een aantrekkende elektrische kracht op C uit. Om ion C 'oneindig ver' naar rechts te brengen, moet je een arbeid WBC=f·q·Q/r op C verrichten. De lading van C is negatief, zodat WBC positief is. Dat wil zeggen: jij moet je inspannen.
Evenzo moet je een positieve arbeid WAD op ion D verrichten om D 'oneindig ver' van A te brengen.
Anderzijds verricht de afstotende elektrische kracht van B op D arbeid terwijl D naar 'oneindig ver' gaat. Dit hoef jij niet te doen en daarom gaat deze arbeid af van de totale arbeid die jij moet verrichten. Evenzo voor de ionen A en C.

Al met al moet jij twee positieve porties arbeid op C+D verrichten en bespaart de afstotende kracht van B op D en van A op C je de inspanning van twee porties arbeid.
De gevraagde benodigde energie is gelijk aan de netto positieve arbeid die jij moet verrichten op C+D.
Voorlopige uitkomst ter controle: je moet 0,21 elektronvolt energie toevoeren.
Groet, Jaap
Lola op 12 april 2023 om 13:30
ik kom nogsteeds niet uit, ik snap het half. Zou u de berekeningen kunnen doen? 
lola op 12 april 2023 om 13:43
Ik kom uit 2,20255 x 10^39 eV... 
Jaap op 12 april 2023 om 13:53
Dag Lola,
Je 2,20255×1039 eV is meer dan het totale energieverbruik van de wereld in een jaar.
Dat is niet realistisch…
Wordt vervolgd, groet,
Jaap
Jaap op 12 april 2023 om 17:09
Dag Lola,
Als voorbeeld: ion B en ion C.
B oefent een aantrekkende elektrische kracht op C uit.
Om C 'oneindig ver' naar rechts te brengen, moet je op C een arbeid WBC verrichten.

Bij de andere koppels AD, AC en BD komen wat factoren telkens terug.
Die factoren zetten we apart, om straks minder werk te hebben.

WBC is positief. Dat wil zeggen: jij moet je inspannen, vanwege de aantrekkende kracht.

Wil je op deze manier eens berekenen hoeveel arbeid jij moet verrichten bij de koppels AD, AC en BD? Bij welk(e) van deze koppels is jouw arbeid positief en bij welk(e) negatief?
Als dit niet helpt: vertel wat je niet begrijpt.
Groet, Jaap

Plaats een reactie

+ Bijlage

Bevestig dat je geen robot bent door de volgende vraag te beantwoorden.

Ariane heeft vier appels. Ze eet er eentje op. Hoeveel appels heeft Ariane nu over?

Antwoord: (vul een getal in)