Энергия электростатического, иона с диполе

При адсорбции больших молекул, обладающих, наряду с периферическими диполями, большой неполярной частью, например молекул спиртов с достаточно большой углеводородной цепью, молекул фенола и т. п., энергия дисперсионных сил больше энергии электростатического взаимодействия диполя адсорбата с полем ионов или полем диполей поверхности адсорбента. В результате молекула адсорбата, например фенола, ориентируется плоскостью бензольного кольца параллельно поверхности адсорбента. При такой вынужденной ориентации диполя молекулы адсорбата энергия электростатического взаимодействия меньше, чем при свободной его ориентации, так как ось диполя оказывается расположенной под углом к направлению электростатического поля поверхности. [c.496]

В этом уравнении первое слагаемое описывает энергию взаимодействия иона с п окружающими его молекулами НгО, рассматриваемыми как точечные диполи, второе учитывает взаимодействие гидратированного иона с остальной массой воды (борновское взаимодействие). Величина (У определяет электростатическую потенциальную энергию молекулы воды в воде. [c.272]

В ряде случаев дисперсионные силы усиливаются электростатическими силами — ориентационными и индукционными. Ориентационные силы возникают при взаимодействии полярных молекул с поверхностью, содержащей электростатические заряды (ионы, диполи), индукционные — вызываются изменением электронной структуры молекул адсорбтива и адсорбента под действием друг друга возникновением в молекулах адсорбтива динольных моментов, наведенных зарядами адсорбента, или возникновением дипольных моментов в адсорбенте под действием зарядов молекул адсорбтива. Взаимодействие, вызываемое электростатическими силами, зависит от химической природы адсорбтива и, следовательно, является специфическим. Вклад специфического взаимодействия в общую энергию взаимодействия при адсорбции любых молекул на электронейтральных углеродных адсорбентах практически равен нулю, а при адсорбции полярных молекул на цеолитах, отличающихся гетероионным характером, соизмерим с вкладом неспецифической составляющей. [c.28]

Электростатическое взаимодействие возникает и между ионами и полярными молекулами (воды, спиртов и др.). Причиной такого взаимодействия является образование в полярных молекулах диполей. Энергия электростатического взаимодействия между ионами, а также между ионами и полярными молекулами достигает сотен ккал/моль, - [c.67]

Вычисляя для каждого иона величину а и далее среднюю составляющую (I и подставляя ее в уравнение (60) для А, мы можем рассчитать исправленные с учетом влияния термического движения диполей в сольватной сфере иона энергии электростатического взаимодействия ион — диполь. Результаты вычислений с учетом тепловых колебаний отличаются от данных, полученных по уравнению (60), в среднем на 4—7%. [c.91]

Если оценить Eh, исходя из электростатической энергии ион-диполь-ного взаимодействия, то можно показать, что в некотором интервале расстояний Eh < Ew (несмотря на то, что энергия ион-дипольного взаимодействия при любом расстоянии больше, чем диполь-дипольная энергия на том же расстоянии между частицами). Это неравенство энергий приводит к тг/т < 1 и имеет следствием отрицательную гидратацию, которая, таким образом, рассматривается как результат более быстрого ослабления, диполь-дипольного взаимодействия (пропорционально г 3) по сравнению с ион-дипольным взаимодействием (пропорциональным г 2). Энгель и Герц [267] выделили несколько проблем, которые заложены в этой теории, поскольку не учитываются взаимодействия с другими ближайшими молекулами воды. Они рассмотрели процесс заряжения нейтральной частицы в водном растворе с образованием иона с низкой плотностью заряда, что соответствует переходу от гидрофобной к отрицательной гидратации. Показано, что для этого процесса AS, АН и ДС положительны. Соображения, которые здесь полностью не излагаются, привели этих авторов к выводу, что перечисленные величины имеют положительные значения тогда, когда молекулы воды вблизи иона во всех возможных ориентациях делаются в процессе заряжения частицы, выравнивают по энергиям, т.е. значения их энергий становятся все более близкими между собой. В результате молекул воды в окружении иона, индуцирующего нарушение структуры, принимают весьма разнообразные конфигурации, с равными энергиями и низкими энергетическими барьерами между отдельными конфигурациями, т.е. с низкой энергией активацией диффузии, что и означает отрицательную гидратацию. [c.291]

Таким образом, чтобы получить необходимо просуммировать энергию отталкивания ионных оболочек, энергию притяжения с законом Г" и кулоновские взаимодействия r всех пар ионов. Затем к этой сумме следует присовокупить дополнительную (отрицательную) энергию индуцированного диполя. Эта энергия определяется путем решения классической электростатической задачи о системе точечных зарядов и поляризуемых [c.90]

Все члены, входящие в это уравнение, определены на рис. 2-22, за исключением е (величины электростатического заряда диполя) и е (заряда иона). Если энергии взаимодействия в расчете на [c.83]

Энергия адсорбции неполярных молекул на поверхности ионных решеток. Если адсорбент построен не из атомов, а из ионов, то к рассмотренным дисперсионным силам притяжения добавляются индукционные силы притяжения диполя, индуцированного в молекуле адсорбата электростатическим полем, создаваемым ионами решетки адсорбента. Доля индукционных сил в величине потенциальной энергии адсорбции пропорциональна поляризуемости молекулы адсорбата 2 и квадрату напряженности электростатического поля над поверхностью адсорбента [c.493]

Электростатическую долю индукционного эффекта можно рассмотреть количественно, используя законы электростатики. Свободная энергия взаимодействия ионных заместителей с другими ионными группами (взаимодействие полюс — полюс, пп), взаимодействие ионных групп с диполями (взаимодействие полюс — диполь, пд), взаимодействие двух диполей (взаимодействие диполь — диполь, дд) в среде с диэлектрической проницаемостью Оэфф нод- [c.59]

В исходном состоянии, по мере того как ион переходит из гидратной оболочки на поверхность электрода, необходимо учитывать изменение энергии иона. Общая электростатическая энергия ион-дипольного взаимодействия подсчитывается для различных положений иона вдоль координаты переноса с учетом взаимодействия диполей воды с избытком заряда металла. Энергия вытеснения иона в сумме с энергией начального состояния отражается графиком потенциальная энергия — расстояние . [c.263]

Вещества, которые образуют растворы, обладающие ионной проводимостью, называются электролитами. Эти вещества мож-i но разделить на две группы. К первой из них относятся вещества с ионной кристаллической решеткой, главным образом соли, обладающие в твердом состоянии заметной ионной проводимостью, например — хлористый натрий. В таких решетках ионы противоположных знаков заряда связаны друг с другом электростатическими силами взаимного притяжения, что препятствует разделению ионов. В растворителе, например в воде, эти силы значительно ослаблены, так как ионы притягивают диполи растворителя, насыщающие часть их полей. Если энергия взаимодействия ионов при этом уменьшается до величины, соизмеримой с энергией колебаний в решетке, то последняя распадается и образуется электропроводящий раствор. Таким образом, можно сказать, что при растворении электролита распад на ионы происходит потому, что последние имеют большее сродство к молекулам растворителя, чем друг к другу. Особенно сильно ослаблено взаимное притяжение ионов в воде, в которой легко происходит разрушение кристаллической решетки на свободные гидратированные ионы. Вода является жидкостью с высокой диэлектрической постоянной, благодаря чему проявляет большую диссоциирующую способность. [c.235]

Ионизация примесей в полярных средах может быть объяснена ориентацией диполей полярного диэлектрика вокруг зарядов постороннего полярного вещества (рис. 13, а). Благодаря стремлению заряженных концов молекул этого вещества притянуться к ориентированным диполям диэлектрика, может произойти разрыв связи в молекуле и образование ионов. Диполи диэлектрика в этом случае как бы растаскивают дипольную молекулу постороннего вещества в разные стороны, чему способствует энергия теплового движения молекул. Образовавшиеся ионы стремятся, естественно, притянуться друг к другу, но сила взаимодействия между разноименными зарядами, согласно электростатическому закону Кулона, при прочих [c.37]

Если заряд иона выражать в единицах СГСЭ, расстояние ион — диполь в А, Дипольный момент в дебаях (1 дебай = I 10- ед. заряда СГСЭ-еле), электростатическая энергия их взаимодействия (ккал/моль), согласно (11.36), равна [c.54]

Вторым моментом является отождествление свободной энергии и теплоты сольватации, которое вносит определенную произвольность в расчет. Действительно, электростатическая работа заряжения сферической частицы представляет собой свободную энергию. Электростатические слагаемые в уравнении (111.21), характеризующие взаимодействие между ионом и диполем, по смыслу также означают свободные энергии соответствующих процессов (см. гл. II, 1). Между тем, такой член, как теплота испарения, является энтальпийным, а не энергетическим. То же самое относится к теплоте образования водородной связи при переходе пер- [c.112]

По-видимому, взаимное пересечение частицами сфер их действия, которое может быть вызвано различными причинами, означает, что энергия их взаимодействия по абсолютной величине соизмерима с кТ, а по мере уменьшения расстояния между микрообъектами может значительно превосходить ее. Сближение двух ионов противоположных знаков может привести к образованию ассоциата с характерными свойствами диполя. Образование нары ион-диполь уменьшает дальнодействие исходного иона, в связи с этим последующее присоединение ионом диполей за счет электростатических сил становится все менее вероятным. [c.132]

Энергии взаимодействия между растворителем и растворенным веществом можно вычислить прямым классическим электростатическим. расчетом. Можно представить себе три случая взаимодействия ион — диполь (заряд—диноль), диполь — диполь, диполь — наведенный диполь. [c.165]

Природа, воротных токов может состоять в том, что асимметричный ток смещения обусловлен не перемещением заряженных групп через мембрану, а кооперативным изменением ориентации диполей, выстилающих внутреннюю полость канала. Прохождение иона через канал зависит от его взаимодействия с дипольными группировками, которое определяет электростатическую энергию иона (см. 5 гл. XX). Переориентация диполей может существенно изменить энергию взаимодействия иона с окружением в канале и тем самым вероятность попадания иона в канал. Кроме того, изменение ориентации диполей может сопровождаться конформационной перестройкой, изменяющей геометрию канала, что может также сказаться на концентрации ионов в канале и их подвижности, т. е. на пропускной способности канала. [c.187]

При расчете по формуле ион — диполь многие авторы пользовались статической моделью, в которой оси всех диполей сольватной оболочки иона направлены строго по линии, соединяюгцей центры иона и диполя. На самом деле температурное движение должно приводить к отклонениям каждого из диполей от этого среднего положения. Это должно повлечь за собой уменьшение электростатической энергии взаимодехгствия ион — диполь и соответственно [c.89]

При расчете по формуле ион — диполь многие авторы пользовались статической моделью, в которой оси всех диполей сольватной оболочки иона направлены строго по линии, соединяющей центры иона и диполя. На самом деле температурное движение должно приводить к отклонениям каждого из диполей от этого среднего положения. Это должно повлечь за собой уменьшение электростатической энергии взаимодействия ион—диполь и соответственно уменьшить экзотермическое слагаемое А. Влияние термического движения может быть оценено методом, подобным выводу уравнения Лан-жевена — Дебая для ориентационной поляризуемости газовых молекул 1189]. [c.87]

В разд. 1.1 уже рассматривалось соотношение напряжение-деформация одиночного сегмента цепи, нагруженного в точках на концах. Однако в (несшитых) термопластах большие осевые усилия не могут быть приложены в точках вдоль основной цепной связи, а будут равномерно распределены по цепи благодаря более слабым межмолекулярным силам. Силы, действующие между молекулами, представляют собой сумму сил короткодействующего (ядерного) отталкивания и сил (электронного) вандерваальсового притяжения (которые включают электростатические силы между ионами, диполями и квадрупо-лями, наведенные силы, вызванные поляризацией атомов и молекул, и, в общем, более существенные квантовомеханические дисперсионные силы). Вандерваальсово притяжение вызывает отверждение и кристаллизацию полимеров теоретически оно достаточно хорошо изучено и детально рассмотрено Ланг-бейном [16]. С учетом этой работы и общего списка литературы к гл. 1 можно утверждать, что вторичные силы не насыщены и не направлены, т. е. не ограничены точными положениями соседних атомов, например тетраэдрическими углами связей. В соответствии со справедливостью данных предположений потенциал межмолекулярных сил, действующий на цепь или сегмент, может быть заменен суммой потенциалов взаимодействия всех подходящих пар атомов. Парные потенциалы содержат в себе составляющую силы притяжения, которую определяют теоретически и которая убывает как шестая степень межатомного расстояния [16], и составляющую силы отталкивания, для которой существуют лишь полуэмпирические выражения. Тогда полная энергия межмолекулярного взаимодействия, т. е. энергия когезии твердого тела, представляется в виде суммы парных [c.131]

Молекула не имеет заряда, но поляризуется, так как при тесном сближении атомов разных элементов происходит некоторое смещение электронной плотности в ней и соответствующие участки молекулы приобретают отрицательный и положительный заряды, т. е. молекула становится диполем. Возникает дополнительная ионная составляющая межатомной связи, которая увеличивает прочность последней, притом не только на величину энергии электростатического взаимодействия данных зарядов, но еще и за счет повышения энергии самой ковалентной связи, эффективность которой возрастает благодаря уменьшению межатомного расстояния, обусловленному проявлением ионной составляющей связи. В результате этого потенциальная энергия данной электронноядерной системы снижается. [c.83]

Вещества, которые образуют растворы, обладающие ионной проводимостью, называются электролитами, Эти вещества можно разделить на две группы. К первой из них относятся вещества ионной кристаллической решет-кой, главным образом соли, облаДЯТОЩи втвердом состошТии заметной ионной проводимостью, например хлористый натрий. В таких решетках противоположно заряженные ионы связаны друг с другом электростатическими силами взаимного притяжения, что препятствует разделению их. В растворителе, например в воде, эти СИДЫ значительно ослаблены, так как ионы притягивают диполи растворителя, на сыщающие часть их полей. Если энергия взаимодействия ионов при этом уменьшается до величины, соизмеримой с энергией колебаний в решетке, то последняя распадается и образуется электропроводящий раствор. Таким образом, можно сказать, что при растворении электролита распад на ионы происходит потому 1 что последние имеют большое сродство к молекулам рас- [c.236]

При взаимодействии жесткой кислоты с жестким оспе ванием связь возникает благодаря электростатическим силам диполь-диполь, диполь-ивдуцировалный диполь, ион-диполь j др. Поэтому энергия связи возрастает при увеличении разницы электроотрицательностях (пли разницы в потенциалах иониз [c.414]

Высокая напряженность электростатического поля вблизи иона (10 В/см) определяет сильную поляризацию дипольных молекул (увеличивающую ион-дипольное взаимодействие) и образование наведенного диполя в неполярных частицах. Например, известны комплексы того же Н" с одной, двумя, тремя и более молекулами Н,. Комплексы образуют и незаряженные, полярные частицы за счет сил диполь-диполь-ного взаимодействия. Максимальная энергия взаимодействия двух диполей, если они расположены на одной прямой, а разноименные заряды обращены друг к другу, приближенно определяется выражением где ЦдЦв— величины дипольных моментов, г — расстояние между молекулами. Подставляя среднее значение х 1 Дебай и г = 1 нм, получим =10 кДж моль , превышающую энергию теплового движения молекул 1,5 КТ = 3,8 кДж моль при 300 К. (Приведенное простое выражение для энергии диполь-дипольного взаимодействия справедливо, если расстояние между полярными молекулами заметно больше их радиусов.) [c.25]

Энергия солевых связей в гидрофобном окружении может достигать 41,9 кДж/моль, ио их число в белках сравнительно невелико Повышение диэлектрической постоянной среды понижает энергию солевых связей. Во многом аналогичны электростатическим ион-ди-польиые и диполь-дипольные взаимодействия. [c.90]

Взаимодействия ион-диполь и ион-индуцированный диполь играют важную роль в химии растворов, объясняя полностью или частично энергии сольватации электролитов в растворителях различной полярности. Например, взаимодействие иона натрия с (вероятно, шестью) молекулами воды, окружающими его в водном растворе, является по крайней мере частично и, очень вероятно, главным образом, электростатическим притялжнием между положительным ионом натрия и диполя.ми молекул воды, ориентированными, как это показано на рис. 2.10. Диполь молекулы воды в [c.71]

Следует отметить, что исправленные кривые на всех трех рис. 26.18—26.20 (проведенные через точки для Са +, Мп + и 2п +), на которых лежат исправленные значения энергии для остальных ионов, поднил1аются вверх по мере возрастания атомного номера элемента. Это можно было ожидать, так как известно, что исправленная кривая радиусов (реальных или гипотетических) сферических ионов идет вниз от Са + к 2п + (рис. 26.15). Постепенное уменьшение ионных радиусов естественно должно сопровождаться постепенным возрастанием энергии электростатического притяжения между катионом и анионами или диполями лигандов. Следует отметить одно важное обстоятельство судя по значениям энергии, отложенной по оси ординат рис. 26.20, стабилизация в поле лигандов в значительной мере определяет различия в энергии ионов данного ряда. Однако сама по себе энергия стабилизации составляет лишь небольшую часть, порядка 5—10% полной электронной энергии системы, состоящей из иона металла и лигандов. Иначе говоря, хотя во многих случаях ЭСПЛ имеет очень большое значение, ее величина не вносит большого вклада в энергию связи в ко.мплексе. [c.81]

В жидкостях ионы сольватируются, если время их жизни больше Ю " сек. Такие сольваты состоят из ионов, окруженных ориентированными в электростатическом поле иона полярными молекулами, например, воды (гидраты). Так, положительные ионы могут притягивать отрицательно заряженный кислород в молекуле воды. Оболочка из молекулярных диполей может достигать толщины в несколько молекулярных слоев. Поскольку общая энергия системы ион Д- ориентированные молекулы меньше энергии иона и молекул отдельно взятых, то при сольватации выделяется некоторое количество энергии, равное в растворах около I эв на ион. Этой энергии достаточно, чтобы в газах начались эндотермические реакции, поэтому сольватация не наблюдается в газовой фазе. [c.213]

Ч м, Wlг, 1Гэп — полная энергия энергия молекулярного, электростатического и диполь-дипольного взаимодействия частиц эл —расход электроэнергии г —заряд иона, валентность Э — эффект (степень) извлечения примесей а, а — степень диссоциации, превращения [c.6]

Несмотря иа трудности количественного описания, электростатические взаимодействия демонстрируют особенно четко, что поведение молекул в водном растворе главным образом определяется свойствами самого растворителя. Рассмотрим образование иоиных пар в воде. В качестве исходного состояния при вычислеиии энергии электростатического взаимодействия обычно берут ион в газовой фазе (рис. 5). Точные величины энергий сольватации или гидратации отдельных ионов являются в настоящее время предметом дискуссий, однако несомненно, что они находятся в пределах от —50 до —200 ккал/моль (от —210 до —838-10 Дж/моль). Эти величины можно противопоставить свободной энергии образования ионных пар из одновалентных ионов в воде, не превышающей 1 ккал/моль (4,2-10 Дж/моль). Энергия переноса попа из кристаллической фазы в водную также на несколько порядков меныпе, чем теплота гидратации. Таким образом, энергия ионного взаимодействия в воде представляет собой небольшую разность между энергией стабилизации иона (за счет взаимодействия с диполями воды), переносимого из газовой фазы, и энергией взаимодействия с противоположно заря кенным ионом в воде, который может сохранить все окружающие его молекулы воды или потерять часть из них при образовании ионной пары. Эти соотношения для некоторого гипотетического иона иллюстрируются рис. 5, где различия между энергиями иона в кристалле, растворе и ионной паре сильно преувеличены. Если бы зависимости этих энергий от радиусов катионов и анионов были точно известны, можно было бы предсказать энергии взаимодействий иоиов в воде. Теория иоиных взаимодействий в воде еще недостаточно разработана, чтобы произвести вычисление этих небольших разностей энергий исходя только из основных законов электростат1жи. Применение обычных уравнений электростатики для вычислений взаимо- [c.283]

Среда, в которой проводится реакция, может очень сильно влиять не только на скорость [1457], но и на сам механизм реакции [1458,1459]. Как правило, корость гидролиза амидов уменьшается с уменьшением диэлектрической проницаемости среды. Это обусловлено тем, что реакция гидролиза является ион-ди-польным или диполь-дипольным взаимодействием, а свободная энергия электростатического взаимодействия при образовании активированного комплекса реа-х"лрующих атомов обратно пропорциональна диэлектрической проницаемости [c.106]

Особенности поляризации в полярных средах связаны с диффуэно-стью двойного слоя, проявляющейся даже при дипольной структуре межфазной границы, индуцирующей вторичные диффузные слои в глубине обеих фаз. Учет поляризационных сил особенно важен при построении физической картины злектрокоагуляции, в технологии разделения систем с полярными средами, в том числе и очистки природньгх и сточных вод. Устойчивость дисперсной системы в электрическом поле зависит от знака и величины суммарной энергии взаимодействия, обусловленной энергией молекулярного притяжения, ионно-электростатической энергией отталкивания и энергией диполь-дипольного притяжения [43]. [c.15]