Izvorni kôd stranice Dvoatomna molekula

[[Datoteka:Dinitrogen-3D-vdW.png|thumb|Prostorni model dvoatomske molekule N<sub>2</sub>.]]
'''Dvoatomne''' ili '''diatomske molekule''' su one koje se sastoje samo od dva [[atom]]a, istog ili sličnog [[hemijski element|hemijskog elementa]]. Ako se diatomska molekula sastoji od dva atoma istog elementa, kao što su [[vodik]] (H<sub>2</sub>) ili [[kisik]] (O<sub>2</sub>), kaže se da je [[homonuklearna molekula|homonuklearna]]. U suprotnom slučaju, ako je diatomska molekula sastavljena od  dva različita atoma, kao što su [[ugljik-monoksid]] (CO) ili [[dušik-oksid]] (NO), molekula je [[heteronuklearna molekula| heteronuklearna]].
 
[[Datoteka:Diatomic molecules periodic table.svg|thumb|480px| Tabla [[periodni sistem elemenata|periodnog sistema elemenata]] koja pokazuje elemente koji postoje u [[homonuklearna molekula|homonuklearnim]] dvoatomskim molekulama u tipskim laboratorijskim uslovima.]]

[[Hemijski element]]i koji stvaraju [[homonuklearna molekula|homonuklearne]] dvoatomske molekule pod [[standardna temperatura i pritisak|standardnom temperaturom i pritiskom]] (STP) (ili tipskim laboratorijskim uslovima: 1 [[bar (pritisak)|bar]] i 25&nbsp;°C) su samo  [[plin]]ovi [[vodik]] (H<sub>2</sub>), [[dušik]] (N<sub>2</sub>), [[kisik]] (O<sub>2</sub>), [[fluor]] (F<sub>2</sub>) i  [[hlor]] (Cl<sub>2</sub>).<ref name=<"dvoatom">{{cite book|author=Hammond C. R.|title=Handbook of Chemistry and Physics|year=2012|4=http://www.hbcpnetbase.com//articles/04_01_91.pdf|chapter=Section 4: Properties of the Elements and Inorganic Compounds}}{{Mrtav link|datum=Oktobar 2019 |bot=InternetArchiveBot }}</ref>

[[Plemeniti plin]]ovi ([[helij]], [[neon]], [[argon]], [[kripton]], [[ksenon]] i[[radon]]) su također plinovi na STP, ali su [[atom|monatomski]]. Homonuklearni dvoatomski i plemeniti plinovi zajedno se označavaju kao "elementarni plinovi" ili "molekulski plinovi", da bi se razlikovali od ostalih plinova koji su [[hemijski spoj]]evi.<ref>{{Cite book |author = Emsley, J. |title = The Elements |publisher = Oxford: Clarendon Press |year = 1989 |pages = 22–23}}</ref>

Na blago povišenim [[temperatura]]ma, halogeni [[brom]] (Br<sub>2</sub>) i [[jod]] (I<sub>2</sub>) također stvaraju diatomske plinove.<ref name=Chemistry>{{cite book|title=Chemistry|authors=Whitten, Kenneth W.; Davis, Raymond E.; Peck, M. Larry; Stanley, George G.|year=2010|publisher=Brooks/Cole, Cengage Learning|pages=337–338|url=http://books.google.ca/books?id=6Zwu9-qT0qQC&pg=PA337#v=onepage&q&f=false|edition=9th}}</ref> Svi [[halogen]]i su registrirani kao diatomske molekule, osim [[astatin]]a, koji je u tom pogledu neizvjestan.
Ostali elementi stvaraju diatomske molekule kada ispare, ali ova diatomska vrsta se repolimerizira kada se ohladi. Grijanje ("pucanje") elementarnog fosfora daje [[difosfor]], P<sub>2</sub>. Sumporna para je uglavnom [[disumpor]] (S<sub>2</sub>). [[Dilitij]] (Li<sub>2</sub>) je poznat u plinskoj fazi. Dvovolfram (W<sub>2</sub>) i dimolibden (Mo<sub>2</sub>), u plinskoj fazi stvaraju [[šesterostruka veza|šesterostruke veze]]. U homonuklearnoj molekuli diatomske molekule su nepolarne.

== Heteronuklearne molekule ==

Sve ostale diatomske molekule su [[hemijski spoj]]evi dva različita elementa. Mnogi elementi mogu objediniti stvaranje  [[heteronukleararna molekula|heteronuklearne]] diatomske molekule, u zavisnosti od temperature i [[Pritisak|pritiska]]. 
Uobičajeni primjeri uključuju plinove [[ugljik-monoksid]] (CO), [[dušik-oksid]] (NO) i [[hlorovodik]] (HCl).

Mnogi [[binarni spoj]]evi sa omjerom atoma 1:1, obično se ne smatraju diatomskim jer su na sobnoj temperaturi [[polimer]]ni, ali oni tvore diatomske molekule kada ispare, naprimjer plinoviti MgO, SiO i mnogi drugi.

== Ispoljavanje ==
Otkriveno je na stotine diatomskih molekula,<ref>{{Cite book |author1=Huber, K. P.  |author2=Herzberg, G. |title = Molecular Spectra and Molecular Structure IV. Constants of Diatomic Molecules |publisher = New York: Van Nostrand: Reinhold |year = 1979 |id= }}</ref> u  zemljinom okruženju, laboratorijama i u [[međuzvjezdani prostor|međuzvjezdanom prostoru]]. Oko 99% [[atmosfera|zemljine atmosfere]] sastoji se od dvije vrste diatomskih molekula: [[dušik]] (78%) i [[kisik]] (21%). Prirodni izvori [[vodik |vodika (H<sub>2</sub>)]] u zemljinoj atmosferi iznose samo reda milionitih dijelova, ali H<sub>2</sub> je najzastupljenija diatomska molekula u [[svemir]]u. Međuzvjezdanim prostorom preovladavaju atomi vodika.

== Molekulska geometrija ==
{{Glavni|Molekulska geometrija}}
Diatomske molekule ne mogu imati nikakvu [[molekulska geometrija|molekulsku geometriju]], već linearnu, tako da svake dvije tačke uvijek leže u ravnoj liniji. Ovo je najjednostavnije [[stereohemija|prostorno uređenje atoma]].<ref name = "qpxlgb">"VSEPR - A Summary". University of Berkeley College of Chemistry. 20 January 2008. http://mc2.cchem.berkeley.edu/VSEPR/ {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20090116020820/http://mc2.cchem.berkeley.edu/VSEPR/ |date=16 Januar 2009 }}</ref>

== Pobuđena elektronska stanja ==
Diatomske molekule su normalno u najnižem ili osnovnom stanju koje je također poznato kao <math>X</math> stanje. Kada se plin diatomskih molekula bombardira energetskim [[elektron]]ima, neke od molekula mogu biti pobuđene na viša elektronska stanja. Dobri primjeri su prirodni fenomen poznat pod imenom [[polarna svjetlost]] (aurora), te nuklearne eksplozije sa raketama na velikim visinama koje prenose elektronski topovi kod ovih eksperimenata. Takva pojava također se može javiti kada plin apsorbira [[svjetlo]] ili druga elektromagnetna  zračenja. Pobuđena stanja su nestabilna i prirodno se vraćaju u osnovno stanje. Preko raznih kratkovremenih skala, nakon pobude (obično djelić sekunde ili ponekad i duže od jedne sekunde, ako je pobuđeno stanje [[metastabilnost|metastabilno]]), javljaju se prelazi od viših na niža elektronska stanja i na kraju u osnovno stanje, a kod svakog prelaza proizvod je emisija [[foton]]a. Ova emisija je poznata kao [[fluorescencija]]. Uzastopna viša elektronska stanja se uobičajeno nazivaju <math>A</math>, <math>B</math>, <math>C</math>, itd. (ali ova konvencija se ne slijedi uvijek po abecednom redu, kao u primjeru koji je prikazan u nastavku). [[Energija]] pobude mora biti veća ili jednaka energiji elektronskog stanja, kako bi se pojavila ekscitacija.

U [[Kvantna fizika|kvantnoj teoriji]], elektronsko stanje diatomske molekule predstavljeno je obrascem:
:<math>^{2S+1} \Lambda (v)</math>

gdje 
*<math>S</math>  =  ukopni kvantni broj  electronskog  spina, 
*<math>\Lambda</math> = ukupni elektronski uglovni amomentum kvantnog broja duž internuklearne ose, i
*<math>v</math> = vibracijski kvantni broj. <br>
<math>\Lambda</math> poprima vrijednosti 0, 1, 2, ..., koje su predstavljene simbolima elektronskog stanja <math>\Sigma</math>, <math>\Pi</math>, <math>\Delta</math>,….
Naprimjer, u slijedećoj tabeli navedena su zajednička elektronska stanja (bez vibracijskih kvantnih brojeva), uz energiju najniže vibracijske razine (<math>v=0</math>) diatomskog dušika(N<sub>2</sub>), najučestalijeg plina u zemljinoj atmosferi. U tabeli, indeksi su superskriptirani prema <math>\Lambda</math> koji daju dodatne kvantne mehaničke detalje o elektronskom stanju.

{| class="wikitable"
|-
! Stanje !! Energija (<math>T_0</math>, cm<sup>−1</sup>)*
|-
| <math>X ^1\Sigma_g^+</math> || 0,0
|-
| <math>A ^3\Sigma_u^+</math> || 49754,8
|-
| <math>B ^3\Pi_g</math> || 59306,8
|-
| <math>W ^3\Delta_u</math> || 59380,2
|-
| <math>B' ^3\Sigma_u^-</math> || 65851,3
|-
| <math>a' ^1\Sigma_u^-</math> || 67739,3
|-
| <math>a ^1\Pi_g</math> || 68951,2
|-
| <math>w ^1\Delta_u</math> || 71698,4
|}

* Jedinice "energije" zapravo su recipročne talasne dužine [[foton]]a koji se emitiraju tokom prelza na najniže energetsko stanje. Stvarna energija može se naći množenjem date statistike koja je proizvod ''c'' (brzina svjetlosti) i ''h'' ([[Planckova konstanta]]), odnosno, oko 1,99 × 10 <sup>-25</sup> [[džul]] metara, a potom množenjem još faktorom 100 pretvorenog iz cm<sup>−1</sup> to m<sup>−1</sup>.
Navedena [[fluorescencija]] javlja se na različitim područjima [[elektromagnetni spektar|elektromagnetnog spektra]], pod nazivom "[[emisija bendova]]": svaki bend (traka) odgovara određenom prelazu iz višeg u niže elektronsko stanje i vibracijski nivo (obično, mnogi vibracioni nivoi su uključeni u pobuđenoj plinskoj diatomskoj molekuli). Naprimjer, N <sub>2</sub><math>A</math>-<math>X</math> bendovi  emisije (Vegard-Kaplan bendovi) prisutni su u spektru 0,14-1,45 μm ([[mikrometar]]a). Dati bend može se proširiti na nekoliko nanometara u elektromagnetskom prostoru [[Talasna dužina|talasne dužine]], zbog raznih prelaza koji se javljaju u molekulskom rotacijskom kvantnom broju, <math>J</math>. Ovi su razvrstani u različite grane pod-bendova, u zavisnosti od promjene u <math>J</math>.<ref name=levine1975/> <math>R</math> grana odgovara za <math>\Delta J = +1</math>, t<math>P</math> za <math>\Delta J = -1</math> i <math>Q</math> grana za<math>\Delta J = 0</math>. Bendovi (trake) se šire još dalje ograničenjem [[Spektarska rezolucija|spektarske rezolucije]]  [[spektrometar|spektrometra]] koji se koristi za mjerenje [[spektar|spektra]]. Spektralna rezolucija zavisi i od [[funkcija tačke širenja|funkcije tačke širenja]] instrumenta.

== Razine energije ==
[[Simbol molekulskog naziva]] je skraćeni izraz ugaonih momenata koje karakterišu elektronska kvantna stanja diatomskih molekula, koje su [[eigenstanje]] elektronske molekulske hamiltonovske kvantne mehanike. Također je pogodan i općenit, za predstavljanje diatomskih molekula kao dviju tačaka mase povezanih bezmasenim izvorom. Energije koje su uključene u raznim pokretima molekula onda mogu biti obuhvaćene u tri kategorije: translacijska, rotacijska i vibracijska energija.

=== Translacijske energije ===
Translacijska energija molekule je data ispoljavanjem [[kinetička energija|kinetičke energije]]:
:<math>E_{trans}=\frac{1}{2}mv^2</math>

gdje 
*<math>m</math> = molekulska masa, a
*<math>v</math> = brzina.

=== Rotacijske energije ===
Klasično, kinetička energija rotacije je:
::<math>E_{rot} = \frac{L^2}{2 I} \,</math>
:gdje
*<math>L \,</math> = [[ugaoni moment]],
*<math>I \,</math> = [[moment inercije]] molekule.
Za mikroskopske sisteme atomskog nivoa kao što je molekula, ugaoni impuls može imati samo posebne diskretne vrijednosti date kao:
::<math>L^2 = l(l+1) \hbar^2 \,</math>
:gdje 
*<math>l</math> =ne-negativni cijeli broj,
*<math>\hbar</math> = [[reducirana Planckova konstanta]].

Također, za diatomsku molekulu, moment inercije je: 
::<math>I = \mu r_{0}^2 \,</math>
:gdje
*<math>\mu \,</math> = [[reducirana masa]] molekule, a
*<math>r_{0} \,</math> = prosječna distanca između središta dva atoma u molekuli.

Tako, supstitucijom uglovnog momenta i [[Moment inercije|momenta inercije]] u E<sub>rot</sub>, razina rotacijske energije diatomske molekule je data obrascem:
::<math style>E_{rot} = \frac{l(l+1) \hbar^2}{2 \mu r_{0}^2} \ \ \ \ \ l=0,1,2,... \,</math>

=== Vibracijske energije ===
Druga vrsta kretanja diatomske molekule je vibriranje svakog atoma — ili [[vibracija]] duž linije povezivanja dva atoma. Vibracijska energija je približna [[Kvantni harmonijski oscilator|kvantnom harmonijskom oscilatoru]]:
::<math>E_{vib} = \left(n+\frac{1}{2} \right)\hbar \omega \ \ \ \ \ n=0,1,2,.... \,</math>
:gdje
*<math>n</math> = cjeloviti broj,
*<math>\hbar</math> = [[reducirana Planckova konstanta]] i
*<math>\omega</math> = [[ugaona frekvencija]] vibracije.

=== Poređenje između razmaka rotacijske i vibracijske energije ===
Razmak energija tipske spektroskopske tranzicije, između vibracijskog nivoa energije je oko 100 puta veći od tipskee tranzicije između nivoa [[energija rotacije|rotacijske energije]].

== Hundovi slučajevi ==
{{Glavni|Hundovi slučajevi}}
[[Dobar kvantni broj|Dobri kvantni brojevi]] za diatomske molekule, kao i dobre zbirne razine rotacijske energije, mogu se dobiti modeliranjem molekula upotrebom [[Hundovi slučajevi|Hundovih slučajeva]].

== Također pogledajte ==
*[[Simetrija diatomskih molekula]]
* [[AXE metod]]
*[[Oktatomski element]]
*[[Kovalentna veza]]
*[[Industrijski plin]]

== Reference ==
{{Refspisak|2}}

== Dopunska literatura ==
*{{Cite book |author1=Huber, K. P.  |author2=Herzberg, G. |title = Molecular Spectra and Molecular Structure IV. Constants of Diatomic Molecules |publisher = New York: Van Nostrand: Reinhold |year = 1979 |id= }}
*{{Cite book |author=Tipler, Paul |title=Physics For Scientists and Engineers : Vol. 1 (4th ed.) |publisher=W. H. Freeman |year=1998 |isbn=1-57259-491-8}}

== Vanjski linkovi ==
*[http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/molecule/rotrig.html#c3 Hyperphysics] – Rotational Spectra of Rigid Rotor Molecules
*[http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/quantum/hosc.html Hyperphysics] – Quantum Harmonic Oscillator
*[http://www.3dchem.com/ 3D Chem] – Chemistry, Structures, and 3D Molecules
*[http://arquivo.pt/wayback/20160523113736/http://www.iumsc.indiana.edu/ IUMSC] – Indiana University Molecular Structure Center

{{DEFAULTSORT:Diatomic Molecule}}
[[Kategorija:Molekularna geometrija]]
[[Kategorija:Diatomske molekule| ]]
[[Kategorija:Stereohemija]]
[[Kategorija:Opća hemija]]