ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Слабые взаимодействия в нефтяных дисперсных системах из "Научные и прикладные аспекты теории нефтяных дисперсных систем" Под слабыми межмолекулярными взаимодействиями понимают силы взаимного притяжения и отталкивания в простейшем случае двух молекул. Эти силы могут возникать на достаточно больших расстояниях, достигающих нескольких ангстрем. При отсутствии внешних воздействий для жидких и кристаллических тел характерно сближение молекул на такие расстояния, при которых силы притяжения и отталкивания становятся равными по величине. При этом векторы сил направлены в противоположные стороны. [c.93] Как уже указывалось, различие между сильными и слабыми взаимодействиями заключается прежде всего в величине энергии взаимодействия. Отличительной особенностью слабых межмолекулярных взаимодействий можно считать также в большинстве случаев их обратимость. [c.93] В зависимости от расстояния между молекулами природа сил их взаимодействия может быть различна, В этой связи различают короткодействующие и дальнодейству-ющие силы. Соотношение между этими силами в равновесии является таким при взаимодействии молекул, а также более крупных элементов, что они взаимно располагаются на определенном расстоянии, характеризуемом минимумом энергии. Именно энергия, отвечающая равновесному расстоянию в процессе межмолекулярных взаимодействий, определяет состояние нефтяной дисперсной системы. Величина энергии связывания молекул и структурных образований друг с другом зависит также от соотношения их эффективных диаметров и типа упаковки в элементарную пространственную группу. Состояние нефтяной дисперсной системы зависит в значительной степени от струк туры таких пространственных групп и их упаковки в более сложные структурные комбинации. [c.94] Короткодействующие силы возникают при уменьшении расстояния между молекулами и перекрывании их электронных облаков. В этом случае также происходит понижение суммарной энергии системы. Короткодействующие силы приводят либо к сближению молекул и их химическому взаимодействию с образованием новых соединений, либо к взаимному отталкиванию молекул, степень которого возрастает с уменьшением расстояния очень быстро. [c.94] Дальнодействующие силы, называемые обычно силами Ван-дер-Ваальса, проявляются при относительно больших расстояниях между молекулами за счет возмущения электронного облака одной молекулы электронным облаком другой. Энергия взаимодействия при этом изменяется незначительно, как правило, пропорционально шестой степени расстояния между молекулами. Дальнодействующие силы ответственны в основном за притяжение молекул. [c.94] Квантовомеханические расчеты показывают, что энергия межмолекулярного взаимодействия в случае дальнодействующих сил складывается из энергии возмущения первого порядка — электростатической, и второго порядка — индукционной и дисперсионной. [c.94] Электростатическое взаимодействие характерно для электрически заряженных частиц, в частности для полярных молекул. В последнем случае взаимодействие постоянных дипольных моментов называют ориентационным взаимодействием, при котором молекулы при сближении ориентируются наивыгоднейшим образом для обеспечения минимальной энергии системы. [c.94] Несмотря на аддитивность электростатических сил, ориентационное взаимодействие, как правило, неаддитивно вследствие наличия в большинстве случаев внешних факторов, нарушающих фиксированное положение молекул, например теплового воздействия, а также влияния соседних молекул при взаимной ориентации одной молекулы относительно другой. Наиболее ярко ориентационное взаимодействие проявляется для сильно полярных молекул. [c.94] Энергия индукционного взаимодействия убывает при увеличении расстояния между молекулами и пропорциональна шестой степени величины этого расстояния. Ориентация наведенного диполя не зависит от температуры системы, а определяется лишь направлением постоянного диполя. Индукционное взаимодействие неаддитивно в отношении понижения суммарной энергии системы. [c.95] Особым видом взаимодействия отличаются молекулы, у которых отсутствуют электрические моменты. Электростатическое взаимодействие у таких молекул исключено из-за сферически симметричного распределения заряда молекул. Взаимодействие подобных молекул называется дисперсионным и может быть объяснено только с позиций квантовой механики. [c.95] Простейшее объяснение дисперсионного взаимодействия возможно путем рассмотрения электронов молекул в виде осцилляторов, практически всегда находящихся в колебательном движении и не обладающих дипольным моментом постоянного направления, а самих молекул — мгновенными диполями с непрерывно изменяющимися направлениями полюсов. При сближении или встрече таких осцилляторов мгновенные диполи взаимно ориентируются и их направление начинает изменяться в одной фазе. Это приводит к уменьшению потенциальной энергии системы на величину, считающуюся энергией дисперсионного взаимодействия. [c.95] Дисперсионное взаимодействие присуще практически всем молекулам, а в случае неполярных молекул играет решающую роль при их слабых взаимодействиях. Энергия дисперсионного взаимодействия является величиной аддитивной. Таким образом, общая энергия дисперсионного взаимодействия составляющих системы складывается из энергий их парного взаимодействия. Дисперсионные взаимодействия характерны также для микроскопических коллоидных частиц, наблюдаются в системах, содержащих высокомолекулярные полимерные соединения. [c.95] Дисперсионное взаимодействие, как правило, вносит наиболее существенный вкл-ад в суммарную энергию взаимодействия в случае проявления дальнодействующих сил. При этом ориентационное взаимодействие значительно только в случае полярных молекул, а индукционное взаимодействие обычно проявляется наиболее слабо. [c.95] Вернуться к основной статье