Типы оградительных сооружений в морском порту: По расположению оградительных сооружений в плане различают волноломы, обе оконечности...
Историки об Елизавете Петровне: Елизавета попала между двумя встречными культурными течениями, воспитывалась среди новых европейских веяний и преданий...
Топ:
Эволюция кровеносной системы позвоночных животных: Биологическая эволюция – необратимый процесс исторического развития живой природы...
Когда производится ограждение поезда, остановившегося на перегоне: Во всех случаях немедленно должно быть ограждено место препятствия для движения поездов на смежном пути двухпутного...
Марксистская теория происхождения государства: По мнению Маркса и Энгельса, в основе развития общества, происходящих в нем изменений лежит...
Интересное:
Мероприятия для защиты от морозного пучения грунтов: Инженерная защита от морозного (криогенного) пучения грунтов необходима для легких малоэтажных зданий и других сооружений...
Финансовый рынок и его значение в управлении денежными потоками на современном этапе: любому предприятию для расширения производства и увеличения прибыли нужны...
Средства для ингаляционного наркоза: Наркоз наступает в результате вдыхания (ингаляции) средств, которое осуществляют или с помощью маски...
Дисциплины:
2017-06-11 | 244 |
5.00
из
|
Заказать работу |
|
|
Молекула − химически устойчивое и электрически нейтральное образование атомов. Однако химическая устойчивость отдельной молекулы относительна и проявляется на расстояниях, значительно превышающих размеры самой молекулы.
Уже на расстоянии порядка 1 нм1 между молекулами возникают силы притяжения − ван-дер-ваальсовы силы, однако при этом их электронные облака не перекрываются и химическая связь не образуется. На расстояниях значительно меньших, чем 1 нм возможны перекрывания электронных облаков с образованием новых молекул. Возникающие при этом химические связи могут иметь различную прочность. Относительно малую прочность имеют водородные связи; более высокую прочность имеют ковалентные связи между молекулами, образованными по донорно-акцепторному механизму.
Слабое взаимодействие между электронейтральными молекулами на расстояниях, значительно превосходящих их размеры, было впервые экспериментально обнаружено Ван-дер-Ваальсом2. Этим силам приписывают электростатическую природу и обычно выделяют три их составляющие: ориентационную, индукционную и дисперсионную.
Ориентационная (диполь-дипольная) составляющая представляет собой электростатическое взаимодействие соответствующим образом ориентированных диполей, то есть полярных молекул. Энергия ориентационного взаимодействия возрастает с увеличением электрического момента диполя молекулы и уменьшается с ростом температуры, так как тепловое движение молекул нарушает ориентацию диполей и соответственно снижает энергию их взаимодействия.
Эта составляющая ван-дер-ваальсовых сил проявляется только в системе, состоящей из полярных молекул.
|
Индукционная составляющая проявляется в системах, состоящих из полярных и неполярных молекул. Под действием электрического поля полярной молекулы в неполярной молекуле происходит наведение (индукция) электрического поля, то есть неполярная молекула поляризуется под действием электрического поля полярной молекулы. Энергия индукционного взаимодействия возрастает, с ростом электрического момента диполя полярной молекулы, но не зависит от температуры, поскольку наведение диполя в неполярной молекуле определяется суммарным электрическим полем окружающих её полярных молекул, то есть наведение диполя в неполярной молекуле происходит при любой пространственной ориентации молекул.
Межмолекулярное взаимодействие не исчерпывается ориентационной и индукционной составляющими. Известно большое количество веществ, которые могут быть получены в конденсированном (жидком или твёрдом) состоянии.Это одноатомные благородные газы (Не, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn), а также простые (водород Н2, азот N2, кислород О2) и сложные вещества (диоксид углерода СО2, метан СН4, бензол С6Н6 и др., молекулы которых неполярны.
Возникновение взаимодействия между подобными атомами и молекулами было объяснено физиком-теоретиком Фрицем Лондоном (модель Лондона). Он показал, что электростатическое отталкивание между электронами двух атомов или молекул снижается, если движение электронов в них происходит таким образом, что электроны всё время оказываются максимально удалёнными друг от друга. При таком согласованном движении электронов каждый из атомов представляет собой «мгновенный» диполь, положительный полюс которого расположен в ядре атома, а отрицательный − в точке нахождения электрона. При таком согласованном движении электронов «мгновенные» диполи ориентируются разноимённо заряженными концами, в результате чего происходит их электростатическое притяжение.
Модель Лондона позволила определить среднюю статистическую величину всех подобных взаимодействий, получившую название дисперсионной составляющей ван-дер-ваальсовых сил, которая действует между любыми атомами или молекулами независимо от их строения.
|
Энергия дисперсионной составляющей возрастает с увеличением соответственно эффективного радиуса или размера взаимодействующих атомов или молекул, поскольку при этом растёт величина их поляризуемости.
Все составляющие ван-дер-ваальсовых сил обратно пропорциональны расстоянию в шестой степени между взаимодействующими молекулами. На малых расстояниях между молекулами, когда электростатическое отталкивание атомных ядер и электронов превалирует над электростатическим притяжением, проявляется действие сил отталкивания. На существование сил отталкивания указывает малая сжимаемость жидкостей и твёрдых тел. Лондон установил, что силы отталкивания обратно пропорциональны расстоянию между молекулами в двенадцатой степени.
Таким образом, полная энергия межмолекулярного взаимодействия может быть представлена в виде алгебраической суммы двух слагаемых:
Ем.м. = − , (6)
где а и b − соответственноконстанты, характеризующие энергию притяжения и отталкивания.
Ван-дер-ваальсовому взаимодействию свойственна невысокая энергия, соизмеримая с энергией теплового движения молекул, то есть она примерно на порядок ниже, чем энергия ковалентной связи. Эти силы отличаются от ковалентных сил отсутствием направленности и насыщаемости, и проявляются они на значительных расстояниях.
Водородная связь
Промежуточный характер между ван-дер-ваальсовым взаимодействием и ковалентной связью имеет водородная связь. Она возникает между положительно поляризованным атомом водорода одной молекулы и отрицательно поляризованным атомом с большей электроотрицательностью другой молекулы. Положительно поляризованный атом водорода обладает уникальными свойствами: очень малым размером и отсутствием внутренних электронных слоёв, поэтому он может легко проникать в электронную оболочку отрицательно поляризованного атома соседней молекулы. В результате между двумя молекулами возникает взаимодействие, которое носит электростатический и частично донорно-акцепторный характер.
Водородная связь условно записывается в виде трёх точек и изображается так:
|
Х−Н ···: Y,
где X, Y − атомы F, О, N, реже Cl и S, причём Х=Y или X=Y
Энергия и длина водородной связи определяется электрическим моментом диполя связи Х−Н и размерами атома Y. Длина водородной связи уменьшается, а энергия возрастает с увеличением разности электроотрицательностей атомов Х и Y (и соответственно электрического момента диполя связи Х−Н) и с уменьшением размера атома Y.
Важную роль водородная связь играет в процессах кристаллизации и растворения веществ, а также при образовании кристаллогидратов (например, медного и железного купоросов CuSO4 ∙ 5H2O и FeSO4 ∙ 7H2O).
СТРОЕНИЕ КРИСТАЛЛОВ
|
|
Эмиссия газов от очистных сооружений канализации: В последние годы внимание мирового сообщества сосредоточено на экологических проблемах...
Особенности сооружения опор в сложных условиях: Сооружение ВЛ в районах с суровыми климатическими и тяжелыми геологическими условиями...
Таксономические единицы (категории) растений: Каждая система классификации состоит из определённых соподчиненных друг другу...
Своеобразие русской архитектуры: Основной материал – дерево – быстрота постройки, но недолговечность и необходимость деления...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!