Силы Ван-дер-Ваальса

Взаимодействия между молекулами

– силы межмолекулярного взаимодействия (взаимодействия между молекулами), проявляющиеся на расстояниях, превосходящих размеры частиц.

(Ван-дер-Ваальс - голландский ученый, 1873 г.)

1. ОРИЕНТАЦИОННАЯ СОСТАВЛЯЮЩАЯ ИЛИ ДИПОЛЬ-ДИПОЛЬНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ – электростатическое взаимодействие полярных молекул при сближении (рис.а)

Е _ор увеличивается с увеличением m _мол и уменьшением расстояния между молекулами.

2. индукционная составляющая - электростатическое взаимодействие полярной и неполярной молекул (рис. b). Диполи, действуя на неполярные молекулы, превращают их в индуцированные (наведенные) диполи Е _инд увеличивается с увеличением m _мол, уменьшением расстояния между молекулами и увеличением поляризуемости неполярной молекулы. Е _инд < Е _ор  

Чем выше температура, тем Е _ор –меньше.

3. дисперсионная составляющая (эффект Лондона)

-электростатическое взаимодействие мгновенных диполей, возникающих за счет флуктуации электрической плотности (рис.с). В результате согласованного (синхронного) движения мгновенных диполей энергия системы понижается.

Е _дис – энергия взаимодействия мгновенных диполей пропорциональна поляризуемости молекул и обратно пропорциональна расстоянию между центрами частиц.

Для неполярных молекул - дисперсионная – единственная из составляющих вандерваальсовых сил.

Влияние энергии межмолекулярного взаимодействия на свойства (Т _кип ) веществ

Таблица 1

вещество	m диполя	Поляризуемость, М^3×10^30	Энергия взаимодействия, кДж/моль	Т кип,К
ориентационная	Индукционная	Дисперсионная	Суммарная Е в
H2 Ar Xe HCl HBr HI NH3	1,03 0,78 0,38 1,52	0,8 1,64 4,16 2,64 3,62 5,42 2,23	3,3 1,1 0,6 13,3	1,0 0,70 0,3 1,5	0,17 8,5 18,4 16,8 28,5 60,6 14,7	0,17 8,5 18,4 21,1 30,3 61,5 29,5	20,2 239,6

Максимальная энергия межмолекулярного взаимодействия å Е _в проявляется на расстояниях 0,4 – 0,5 нм между центрами молекул, т. е. существенно больше длины химической связи.

å Е _в – на 1-2 порядка ниже Е химической связи → таблица 1.

С увеличением размера молекул в ряду Аr – Хе и НСl – НI растет их поляризуемость и дисперсионное взаимодействие Е_{дисперс} →Таблица 1.

С увеличением молекулярной массы растет Е_{дисперс} →Таблица 1.

Е_{ориентиц} вносит значительный вклад в å Е _в для молекул с большим m _дип. → Таблица 1.

С увеличением å Е _в возрастет Т _кип жидкостей, а также теплота их парообразования. → Таблица 1.

Дата добавления: 2014-01-14