Если бы мы были в Звёздных Войнах, то связано всё было бы силой. Если на Пандоре, среди скачущих по лианам голубых великанов, то говорили бы о древе душ. Но раз мы здесь, то поговорим о фундаментальных взаимодействиях.
А всего этих взаимодействий четыре: два очень понятных и наглядных, а два мудрёных.
Наглядные: гравитационное взаимодействие и электромагнитное. Гравитационное отвечает за связь между телами с массой. Благодаря ему наши Солнце и Луна разлетаются не слишком быстро. Действует особенно заметно на очень больших, космических масштабах.
Электромагнитное — за взаимодействие между телами с зарядом. Школьное: «одинаково заряженные тела отталкиваются, противоположно — притягиваются» — это туда. Действует заметнее на микроуровне.
Мудрёные: сильное ядерное взаимодействие и слабое ядерное взаимодействие. Сильное помогает ядрам атомов оставаться целыми, собирая в кучку элементарные частицы, а также то, из чего сами эти частицы состоят. Без него одинаково заряженные протоны в ядре давно разбежались бы по своим делам. Очевидно, что это взаимодействие работает на субатомном уровне.
Слабое взаимодействие описывает радиоактивное поведение ядер: распад и превращение элементарных частиц друг в друга. Действует оно в совсем крошечных масштабах.
Эти четыре взаимодействия — основа всего, что происходит в природе. Однако в материаловедении мы чаще говорим об электромагнитном взаимодействии и типах связи, которое оно порождает. Убедимся на примерах.
Ковалентная связь возникает, когда два атома делят общие пары электронов, чтобы достичь устойчивости. В основе — затейливое перераспределение «минусиков, которые "скачут" вокруг ядер», по-умному: делокализация электронной плотности.
Ионная связь — по сути предельный случай ковалентной, там электроны совсем делокализовались в пользу одного из ионов, вступивших связь. В результате мы получили один чистый плюс и один чистый минус (ну почти), за счёт взаимодействия которых держится молекула или кристалл.
Водородная связь возникает, когда атом водорода, связанный с электроотрицательным атомом (O, N, F), притягивается к другому электроотрицательному атому с неподелённой парой электронов.
Примеры можно продолжать, но куда ни посмотри во всех учебниках (кроме ядерной физики) — сплошные электромагнитные взаимодействия.
#физика #взаимодействия #связи #наука