ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Молекулярные силы из "Физическая химия" Ориентационные силы получили свое название потому, что молекулы должны ориентироваться в пространстве энергетически выгодным образом. [c.487] Представим себе две дипольные молекулы. На рис. ХХП. показана энергетически более выгодная их конфигурация. [c.487] Очевидно, что если температура достаточно низка, то осуществится ориентация и, следовательно, притяжение молекул. При очень высокой температуре энергия вращения будет больше энергии взаимодействия, ориентация исчезнет и молекулы не будут прнтя1 иваться друг к другу. [c.487] Таким образом, ориентационные молекулярные силы зависят от температуры и уменьшаются при ее возрастании. Мы рассмотрим два предельных случая очень низких и очень высоких температур. [c.487] По определению = Л16 и Ца = где Цх и Ца — дипольные моменты молекул. [c.488] Мы видим, что при низких температурах энергия притяжения дипольных молекул обратно пропорциональна кубу расстояния. [c.488] Необходимо, однако, учесть, что поляризация электрона требует затраты некоторой энергии. Для расчета этой энергии будем непрерывно изменять напряженность поля от нуля до конечного значения Р. Энергия взаимодействия ориентированного диполя х с полем равна цр. [c.488] энергия индукционного взаимодействия не зависит от температуры и обратно пропорциональна шестой степени расстояния между молекулами. [c.489] Расчет энергии индукционного взаимодействия позволяет вычислить ориентационное на основе следующей аналогии. [c.489] Дипольная молекула, ориентируясь под влиянием поля F, образует некоторое среднее, зависящее от температуры значение проекции момента против направления поля. Мы покажем, что эта проекция пропорциональна F. Таким образом, возникает некоторый аналог поляризуемости. [c.489] Для определения среднего значения т (т) надо вычислить вероятность образования угла, лежащего между значениями 9 и 0. [c.489] Наряду с геометрической вероятностью необходимо учесть, что энергия взаимодействия (е) момента fx с полем зависит от угла 9. [c.490] Действительно, согласно уравнению (XX 11.21), г = —Fm. Учитывая выражение (ХХП.23), получим е = —Fjx os 0. [c.490] Таким образом, ориентационное взаимодействие при высоких температурах обратно пропорционально температуре и шестой степени расстояния между молекулами. [c.491] Третий вид сил молекулярного взаимодействия — дисперсионные силы — можно рассматривать как некоторый аналог ориентационных сил. Мы можем поэтому приближенно получить выражение для этих сил на основе формулы (XXII.26). Для этого необходимо определить аналоги величин кТ и р,, входящих в это уравнение. [c.491] Ограничимся при этом рассмотрением взаимодействия одинаковых молекул. кТ характеризует энергию теплового движения, препятствующего ориентации при взаимодействии дипольных молекул. Мгновенным электронным моментам мешает ориентироваться их кинетическая энергия, являющаяся частью нулевой энергии. [c.491] Вместо кТ, согласно изложенному выше, мы ввели потенциал ионизации У. [c.491] Слетер и Кирквуд связали энергию дисперсионного взаимодействия с числом внешних электронов N. [c.491] Дисперсионные силы не зависят от температуры. Они универсальны, так как существуют в любых системах, где имеются электроны. Движение электронов в такт представлено лишь в слабой степени, т. е, благодаря высокой нулевой энергии электроны одной молекулы в малой степени учитывают мгновенное положение электронов другой молекулы. Результатом этого является аддитивность дисперсионных сил. Электроны одной молекулы могут учитывать положение электронов нескольких соседних молекул, что было бы, конечно, невозможно при движении электронов в такт. [c.492] Расчеты показывают, что индукционные силы малы по сравнению с ориентационными и дисперсионными и ими можно пренебречь. [c.492] Вернуться к основной статье