Силы отталкивания и суммарное взаимодействие

Дисперсионное взаимодействие

(эффект Лондона)

Дисперсионное взаимодействие имеет место между неполярными молекулами. В чистом виде дисперсионное взаимодействие проявляется у благородных газов, которые при понижении температуры сжижаются. В неполярных молекулах распределение электронной плотности симметрично и дипольный момент отсутствует. Дисперсионные силы возникают потому, что в атоме существуют колебательные движения ядра и электронов друг относительно друга. В результате в атоме возникают мгновенные диполи. Мгновенный диполь одной молекулы А поляризует другую молекулу В и вызывает появление в ней индуцированного диполя. Обе молекулы будут иметь дипольные моменты, направленные в одну сторону, притягиваться друг к другу. В следующий момент диполь в молекуле А может быть направлен в противоположную сторону. И снова наведённый в молекуле В диполь станет таким, что между молекулами возникает притяжение. Дипольные моменты возникают лишь на мгновение, но суммарный эффект их взаимодействия – это постоянно действующие силы притяжения.

Энергия дисперсионного взаимодействия рассчитывается по формуле, предложенной Лондоном:

3hν₀α

4r⁶

где ν₀ – частота колебания частиц при абсолютном нуле; α – поляризуемость частиц; r – расстояние между частицами.

Энергия дисперсионного взаимодействия тем выше, чем чаще сближаются частицы и чем легче деформируются их электронные оболочки.

Особенностью дисперсионного взаимодействия является его всеобщность, так как во всех молекулах полярных и неполярных есть движущиеся электроны.

Все три вида взаимодействия отрицательны, что означает понижении энергии системы по мере сближения молекул, т.е. указывает на силы притяжения между молекулами. Рассмотренные силы притяжения называются дальнодействующими – их энергия уменьшается с увеличением расстояния сравнительно медленно.

Когда молекулы сближаются на короткое расстояние, над силами притяжения начинают преобладать силы отталкивания, которые называют короткодействующими. Эти силы возникают в результате перекрывания замкнутых электронных оболочек. Это ван-дер-ваальсово отталкивание быстро увеличивается с уменьшением расстояния между молекулами. Величина энергии отталкивания может быть выражена формулой

А

r¹²

где А – константа, определяемая из опыта.

Энергия межмолекулярного взаимодействия складывается из энергии притяжения (Е_ор, Е_инд и Е_дисп) и энергии отталкивания. На больших расстояниях преобладает притяжение, на очень коротких – отталкивание. Равновесное расстояние между молекулами устанавливается в результате баланса сил притяжения и отталкивания.

Дата добавления: 2013-12-13