Виды межмолекулярных сил притяжения

Наличие межмолекулярных сил мало сказывается на подвижности молекул в газовой фазе. В кристаллах взаимодействие между молекулами или ионами выражено сильно, поэтому образуются жесткие структуры. В жидкостях кинетическая энергия молекул сравнима с потенциальной энергией их взаимодействия. Силы притяжения, удерживающие молекулы вместе, носят название ван-дер-ваальсовых сил. Их можно подразделить на три типа: 1) диполь-дипольное взаимодействие между полярными молекулами, 2) взаимодействие диполь - индуцированный диполь и, наконец, 3) взаимодействие индуцированный диполь - индуцированный диполь, которое еще называют дисперсионным взаимодействием. Эти виды взаимодействия наряду с такими специфическими взаимодействиями, как водородная связь или перенос заряда в донорно-акцепторных комплексах, обусловливают наличие полимолекулярной структуры в жидкостях и молекулярных кристаллах, определяют температуры кипения и плавления вещества, а в газах обусловливают отклонения от идеального поведения. Ван-дер-ваальсовы силы притяжения обычно пропорциональны R6, т.е. расстоянию между взаимодействующими диполями в шестой степени. Это значит, что ван-дер-ваальсово взаимодействие проявляется на малых расстояниях и быстро убывает с увеличением этого расстояния.Если две полярные молекулы находятся близко друг к другу, их диполи взаимодействуют. В жидкости одна молекула вращается во всех плоскостях относительно другой, поэтому можно ожидать, что при очень высоких температурах силы притяжения (когда диполи ориентированы по типу «голова к хвосту») будут уравновешиваться силами отталкивания (когда диполи ориентированы «голова к голове»). Однако при умеренных температурах преобладает тенденция диполей «выстраиваться в линию» с образованием такой предпочтительной конфигурации, когда силы притяжения преобладают над силами отталкивания.Присутствие полярной молекулы вблизи другой молекулы, которая сама может быть как полярной, так и неполярной, оказывает на вторую молекулу поляризующее действие. Индуцированный диполь может затем взаимодействовать с дипольным моментом первой молекулы, и тогда две молекулы становятся связанными одна с другой. Величина этого эффекта зависит как от величины постоянного дипольного момента первой молекулы, так и от поляризуемости второй молекулы. Важно, что при повышении температуры тепловое движение не может дезориентировать индуцируемый момент от направления индуцирующего момента, т.е. эффект притяжения сохраняется, даже если полярная молекула свободно вращается вблизи поляризуемой молекулы.Легко поляризуемые неполярные молекулы хотя и не обладают постоянными дипольными моментами, но их электронные облака флуктуируют, поэтому их можно рассматривать как частицы, имеющие мгновенный дипольный момент, который постоянно меняет свою величину и направление. Если одна молекула быстро перешла в электронную конфигурацию, которая дает мгновенный диполь μ1*, то этот диполь будет поляризовать другую молекулу, индуцируя в ней мгновенный диполь μ2*. Диполи μ1* и μ2* притягиваются друг к другу. Хотя направление диполя μ1* будет изменяться и далее, вторая молекула будет реагировать на это изменение, и эффект притяжения все время сохраняется. Величина таких дисперсионных сил, или сил Лондона, зависит от поляризуемости обеих молекул.Обобщенное выражение для всех трех видов ван-дер-ваальсовсовых взаимодействий имеет вид V = -C6/R6, где V - потенциальная энергия; R - расстояние; C6 - некоторый коэффициент, зависящий от природы молекулы.Хотя для всех трех типов взаимодействий энергия изменяется пропорционально R-6, только диполь-дипольное взаимодействие зависит от температуры, и при очень высоких температурах энергия стремится к нулю. Это связано с тем, что тепловое движение не может нарушить взаимную ориентацию постоянного и индуцируемого диполей или двух индуцированных диполей.

Смотрите также

Микрогетерогенные системы
...

Постановка задачи
Целью данной работы являлась структурная и параметрическая оптимизация технологической схемы разделения смеси бензол-хлорбензол-дихлорбензол для снижения энергозатрат на разделение. Для достижени ...

Происхождение Кадмия
...