Валентные силы, электрическая природа

Межмолекулярные силы, так же как обычные валентные, имеют электрическую природу, но в отличие от последних не обладают свойством насыщаемости и не связаны с переходом или значительными смещениями электронов. Межмолекулярные силы полярных молекул обусловлены взаимодействием жестких диполей соседних молекул, приводящим к взаимной ориентации — ориентационный эффект, они тем больше, чем больше электрический момент диполя молекул. Молекула, обладающая постоянным дипольным. моментом, может также притягивать неполярные молекулы в результате поляризации и возникновения в связи с этим индуцированных диполей — индукционный эффект. Индукционный эффект, как правило, невелик. [c.27]

В результате изучения процессов электролиза (в первой половине прошлого века) было выдвинуто предположение об электрической природе валентных сил (Берцелиус) и установлены различия валентности по знаку. Естественно было в соответствии с поведением элементов при электролизе приписать элементам, выделяющимся на аноде (кислород или хлор), отрицательный заряд в соединении и, следовательно, отрицательную валентность, а элементам, выделяющимся на катоде (водород, металлы), наоборот, положительный заряд и положительную валентность. Берцелиус настойчиво пытался распространить эти представления на все соединения. Однако такой подход к органическим соединениям большей частью не оправдывался, и в органической химии вместо этой дуалистической теории валентности была принята унитарная теория валентности, в основе которой лежало представление о постоянных валентностях, свойственных основным элементам органической химии — углероду (4), водороду (1), кислороду (2) и т. д. без различия знака, и только для азота пришлось допустить возможное различие валентности по величине (3 или 5). В частности, в конце 50-х годов XIX столетия в работах Кекуле, Кольбе и Купера было введено представление, что углерод обычно бывает четырехвалентным и что атомы его могут соединяться между собой образуя цепи. В конце 50-х и в начале 60-х годов XIX столетия А. М. Бутлеровым была создана структурная теория, способствовавшая дальнейшему быстрому развитию органической химии. Им было объяснено явление изомерии [c.55]

Адсорбционные явления, начиная с физико-механической адсорбции на поверхности раздела фаз и кончая капиллярной конденсацией, представляют сложную совокупность физических, химических и физико-химических процессов. В настоящее время нет единой теории, объединяющей все частные случаи сорбции на общей основе. Теория сорбции подразделяется на молекулярную, сорбцию Ленгмюра, основанную на валентной природе адсорбционных сил электрическую теорию адсорбции полярных молекул (теорию зеркальных сил, квантовомеханический учет дисперсионной составляющей адсорбционных сил) капиллярную конденсацию полимолекулярную адсорбцию Брунауера — Эммета — Теллера, теорию Юра — Гаркинса [25, 44, 69]. [c.66]

Силы релаксационного и электрофоретического торможения зависят от ионной силы раствора, природы растворителя и температуры. Зависимость эквивалентной электрической проводимости от концентрации для 1,1-валентного электролита выражается уравнением [c.146]

Вопросы образования молекул из атомов, строения самих молекул и природы химической связи составляют одну из наиболее важных проблем физической химии. Однако эти вопросы стали успешнее разрабатываться только после того, как была раскрыта сложная структура атома и выяснен смысл понятия валентности. В начале XIX в. в результате изучения процессов электролиза в химии возникло представление об электрической природе валентных сил. Элементам, выделяющимся на катоде, приписывался положительный заряд и положительная валентность, а элементам, выделяющимся на аноде,— отрицательный заряд и отрицательная валентность. [c.25]

Большим стимулом развития теории химической связи послужило открытие электронного строения атома. Оно утвердило представление об электрической природе сил химического сродства. Заполненная восьмиэлектронная внешняя оболочка атома стала критерием его химической инертности, а мерой химической активности — стремление к образованию внешнего электронного слоя, имитирующего оболочку атома благородного газа, о могло осуществиться присоединением или отдачей части валентных электронов атома с превращением его в отрицательно или положительно заряженный ион. Последующее электростатическое притяжение разноименных ионов обусловливало ионную, или электровалентную, связь между ними (ионная теория Косселя, 1916). [c.87]

Проблема образования молекул из атомов, химической связи атомов в молекуле, строения молекул и их реакционной способности имеет первостепенное значение в химии и давно привлекает к себе внимание. Еще в XIX в. был накоплен ценный экспериментальный материал об особенностях образования различных молекул и сделаны важные обобщения. В науку было введено понятие химического эквивалента и валентности. Последнюю определяли формально как численную характеристику способности атомов данного элемента соединяться с определенным числом атомов другого элемента. Берцелиус, исследуя электролиз, пришел к заключению об электрической природе валентных сил. Элементам, выделяющимся на аноде (кислород, хлор), приписывался отрицательный заряд в соединениях и, следовательно, отрицательная валентность, а элементам, выделяющимся на катоде (водород, металлы), наоборот, положительный заряд и положительная валентность. [c.16]

Специфика образования гранул при переработке КМ много-планова. Доминирующее влияние на грануляцию оказывает не режим процесса, а физико-химический состав перерабатываемого материала. При содержании фосфорной кислоты выше некоторого предела, определяемого pH раствора, поверхность частнц становится липкой, материал в слое схватывается, режим псевдоожижения резко нарушается. При недостаточном количестве кислоты степень грануляции существенно снижается. Природа образования гранул и стабилизации гранулометрического состава также имеет свои особенности. Рост гранул происходит, как обычно, при отложении материала на поверхности частиц слоя, однако нормальные кольца роста на срезе гранул выражены слабо — происходит образование плотных агломератов с высокой прочностью связи, что подтверждает предложенную классификацию ионов по характеру образования гранул, согласно которой ионы РО " образуют связи, где обычное взаимодействие точечных электрических зарядов переходит в валентные силы. [c.131]

Изучение процессов электролиза привело (в первой половине прошлого века) к представлению об электрической природе валентных сил (Берцелиус), к установлению различия валентности по знаку. В органической химии была принята унитарная теория валентности, в основе которой лежало представление о постоянных валентностях, свойственных основным элементам органической химии— углероду (4), водороду (1), кислороду (2) и т. д. без различия знака, и только для азота пришлось допустить возможное различие валентности по величине (3 или 5). В частности, в конце 50-х годов XIX столетия в работах Кекуле, Кольбе и Купера было введено представление, что углерод обычно бывает четырехвалентным й что атомы его могут соединяться между собой образуя цепи. [c.54]

Таким образом, валентные силы имеют не магнитную, а электрическую природу. Однако необходимым условием проявления этих сил является наличие антипараллельных спинов обоих электронов, ведущее к замыканию их магнитных полей друг на [c.93]

КВАНТОВАЯ ХИМИЯ - учение о строении и физико-химических свойствах молекул, ионов, радикалов, комплексов. Основывается на представлениях современной квантовой теории, в частности, на применении квантовой механики. К. X. охватывает учение о природе химической связи, валентность, электронную структуру молекул, спектроскопические, электрические и магнитные свойства молекул, силу взаимодействия и реакционную способность молекул. К. х. является теоретической дисциплиной, находящейся на стыке физики и химии, и тесно смыкается с теоретической атомной и молекулярной физикой. [c.124]

До открытия электрона невозможно было понять природу химической связи. Правда, понятие о валентности существовало уже в 1852 г. и в эти же годы существовали некоторые представления о геометрических формах молекул. Вант Гофф и Лебель установили тетраэдрическую структуру атома углерода, а Вернер создал стереохимию комплексных ионов. Очевидно, для того чтобы молекула имела определенную геометрическую форму, должны существовать какие-то связывающие силы между ее частями. В структурных формулах такую химическую связь между связанными атомами изображали черточкой. Она указывала на существование связи, но, разумеется, не давала никакого описания ее природы. Незадолго до открытия электрона Аррениус предположил существование свободных ионов. На основе этого предположения были сделаны многочисленные попытки найти объяснение силам, связывающим атомы. Хотя эти попытки были неудачными, они содействовали представлению об электрическом заряде как основе образования связи. После открытия электрона стало возможно дальнейшее развитие теории связи. В течение немногих лет, основываясь на положительно и отрицательно заряженных атомах, было предлол<ено много разных объяснений образованию связи, но почти не было попыток связать заряды атома с его строением. В 1916 г. Льюис предложил свою теорию валентности. С тех пор было много сделано в области применения математики в теории валентности, но в основе представления о химической связи лежит по-прежнему теория Льюиса. Согласно Полингу , химическая связь возникает между двумя атомами в том случае, если связывающая атомы сила настолько велика, что приводит к образованию достаточно устойчивого агрегата, чтобы обеспечить его существование в виде самостоятельной частицы. Обычно различают пять типов химической связи ионная, ковалентная, металлическая, связь, обусловленная силами Ван-дер-Ваальса, и водородная, причем три первых очень прочны. Все эти связи одинаково важны, но металлическая связь здесь не будет рассмотрена о ней можно прочесть в других источниках . [c.134]

По современным представлениям химическая связь между атомами имеет электростатическую природу. Под химической связью понимают электрические силы притяжения, удерживающие частицы друг около друга. Частицы, которые принимают участие в образовании химических связей, могут быть атомами, молекулами или ионами. Каждая химическая связь представляется в структурных формулах валентной чертой, например [c.41]

На распределение ионов в двойном электрическом слое по теории Штерна сильно влияет природа противоионов. Если противоионы обладают различной валентностью, то толщина диффузного слоя и число противоионов в адсорбционном слое определяются, главным образом, валентностью ионов и, следовательно, обусловливаются электростатическими силами. Понятно, диффузный слой тем тоньше и -потенциал тем ниже, чем больше валентность противоионов. При этом надо принимать во внимание те же соображения, что и при объяснении влияния валентности противоиона на -потенциал по теории Гуи — Чэпмена. [c.186]

При образовании гидратов преобладают силы электростатического взаимодействия полярных молекул воды и электрически заряженных ионов. Способность молекул воды к ориентации и образованию связи с гидратируемым ионом определяется напряженностью поля вокруг иона, которая, в свою очередь, зависит от его размера и заряда. С увеличением валентно-стл и уменьшением радиуса ионов возрастает их склонность к гидратации. Следует отметить, что природа сил, действующих между гидратируемыми частицами и молекулами воды, до конца еще не выяснена. При гидратации кроме сил электростатического притяжения могут проявляться индукционное, дисперсионное и другие виды взаимодействий. [c.54]

Сам Штарк оказался не способным существенным образом изменить свою систему в соответствии с развитием теоретической и экспериментальной физики и химии. Правда, в 1922 г. он высказал в связи с критикой теории Бора гипотезу о природе отталкивательной силы (см. прим. на стр. 78), а в 1928 г. в монографии, посвященной строению атомов и межатомной связи [12], несколько видоизменил свою гипотезу, допустив аксиально-симметрическое строение атомов и расположение двух электронов не рядом друг с другом, как в старой теории, а на оси, соединяющей оба атома. Электроны обладают уже не только электрическим, но и магнитным полем. Так как магнитная сила представляет собой ту искомую отталкивательную силу (см. стр. 62), удерживающую атомы в равновесии, то эти два валентных электрона двух атомов располагаются относительно друг друга на одной оси, но с противоположным направлением их магнитных моментов [тамже, стр. 67]. Нет необходимости излагать более подробно эту новую теорию Штарка, так как она не оказала влияния на современников, а сам Штарк неоправданно пытался противопоставить ее не только уже устаревшей к тому времени атомной модели Бора, но и первым появившимся тогда квантово-механическим теориям строения атома. Борьба Штарка против передовых направлений теоретической физики (квантовой механики и теории относительности) привела его на самые реакционные позиции, и ничего нового в интересующей нас области он не дал, как это видно, например, из его монографии 1940 г. [14]. [c.72]

Катализатор действует электродинамически [56], когда силы электрической природы, считающиеся эффективными на расстоянии 3-10- см от поверхности и, вероятно, обусловливающие термоионную эмиссию газов, индуцируют химическое действие благодаря комбинации излучаемых ионов. Эмиссия ионов подчиняется уравнению Ричардсона, концентрация их изменяется обратно пропорционально кубу расстояния от соответствующей поверхности. Если бы даже электродинамическая концепция катализа не связывала каталитический эффект исключительно с действием ионов металлического катализатора, следовало бы обратить внимание на то, что ионизация происходит тем легче, чем меньше радиус и чем больше заряд иона, и что ионы различных валентностей имеют свои радиусы, ограниченные определенными величинами [228] (одновалент- [c.68]

Иногда под молекулой понимают любые скопления атомов, хотя более точно — это нейтральные частицы данного вещества. Их стабильность является следствием образования между атомами химических связей. Квантовая механика впервые предложила рещение вопроса о природе химической связи. Основа такого подхода заложена в специфике микрообъектов, к которым классические законы применимы далеко не всегда. Например, ни одно из известных взаимодействий — электрическое, магнитное или гравитационное — в применении к микрообъек там не обладает свойством наеьщаемости, т. е. не зависит от числа взаимодействующих тел. С другой стороны, насыщаемость валентных сил — хорощо известный факт, который, в частности, проявляется в том, что стабильная молекула имеет состав СН4, а частицы СН2, [c.172]

Как уже отмечалось, ван-дер-ваальсовы межмолекулярные силы имеют электрическую природу. В этом их сходство с химическими (валентными) силами. Однако ван-дер-ваальсовы силы отличаются от них величиной и радиусом действия. Так, энергия химического (внутримолекулярного) взаимодействия в большинстве случаев выражается величинами 20—200 ккал/моль при радиусе действия этих сил не выше 4 А. Энергия же межмолекулярного ван-дер-ваальсова взаимодействия обычно выражается малым числом единиц (или даже долями единицы) килокалорий на 1 моль, причем они могут быть еще обнаружены на расстоянии приблизительно 10 А от центра молекулы. [c.99]

Таким образом, валентные силы имеют не магнитную, а электрическую природу. Однако необходимым условием проявления этих сил является наличие антипараллель-ных спинов обоих электронов, ведущее к замыканию их магнитных полей друг на друга. Наглядной аналогией может служить работа автомобильного мотора создаваемая им тяга достигается за счет сгорания бензина, но оно возможно лишь при наличии системы зажигания. Следовательно, основная идея Льюиса о роли образования электронных пар в возникновении валентных связей между атомами полностью сохраняет свое значение. [c.92]

Несмотря на то что понятие о валентности было введено в химию еще в середине XIX в., природа этих сил, или, лучше сказать, химической связи, долгое время оставалась необъяснен-ной. Правда, с давних пор существовали гипотезы и теории об электрической природе сил, образующих химические связи (электрохимическая теория Дэви—Берцелиуса). Но только лишь после установления электронной структуры атомов возникли реальные предпосылки для разработки теории химической связи. [c.223]

Хотя Берцелиус высказал правильное предположение об электрической природе химической силы и пытался заложить таким образом основы ее теории, его идеи не были своевременно развиты и не оказали ки систематизирующего, ни эвристического влияния на исследования химиков и физиков, потому что, как пишет Штарк, они (идеи Берцелиуса) не покоились на глубоком и широком фундаменте опытов над атомным электричеством. Они стремились слишком далеко обогнать опыт и поэтому были обречены на бесплодность [И, стр. 54]. Только отдельные химики по отдельным поводам возвращались к сопоставлению химических и электростатических свойств органических соединений. На долгое время взгляды Берцелиуса сменило представление о существовании валентной единичной силы (Уа1епге1п2е1кга[1) невыясненной природы, которая может соединять два атома друге другом, не может расщепляться и символизируется штрихом обычных структурных формул. Признавая, что это представление как вспомогательное средство оказало науке много услуг, Штарк в своей работе неоднократно подвергает его суровой критике. Отступление от этого представления Штарк видит в гипотезе Тиле, которая как часть вошла в состав его собственной гипотезы, допускающей пространственное распределение силовых линий, исходящих из отдельного валентного места (Уакпг-з1е11е) атома. [c.70]

Сейчас же вслед за открытием электрона химики стали делать попытки воспользоваться им как средством, которое должно было помочь разобраться в различных представлениях о силах химического сродства. Первым успехом в этом направлении явилась работа Абега и Бодлендера [1], которые в 1899 г. указали на необходимость замены старых представлений о сродстве между атомами представлением о сродстве атомов к электронам. В качестве меры силы электронного сродства атомов они воспользовались потенциалами разложения, как почти за сто лет до этого предлагал сделать Деви для измерения сил химического сродства. Но самьш интересным в этой статье является признание авторами того факта, что даже явления побочных валентностей тесно связаны с силами электронного сродства атомов в комплексных молекулах и что поэтому даже координационные связи должны иметь электрическую природу. [c.31]

Интересно рассмотреть теперь, какие виды межатомных связей установлены химиками в результате изучения химии элементов. Все атомы, кроме атомов инертных газов, обладают способностью соединяться с атомами других элементов, хотя и не обязательно со всеми элементами. Атом водорода обычно присоединяется только к одному атому в простых молекулах и, следовательно, обладает одной валентностью. Галоиды и щелочные металлы во многих своих соединениях также одновалентны. Первоначальные работы по электролизу расплавленных солей и растворов солей указали на электрическую природу межатомных сил, а также установили возможность разделения атомов на электроположительные и электроотрицательные. Первые, например Н, N3, К и т. д., выделяются при электролизе на отрицательном электроде, а вторые — галоиды, кислород и т. д. — на положительном электроде. Поэтому Берцелиус в 1812 г. предположил, что силы между атомами в их соединениях имеют электростатический характер. Этот взгляд был оставлен к середине XIX столетия, так как он не мог объяснить многие факты из области органической химии. Так, электроположительный атом Н может быть заменен в углеводородной молекуле, например в СН4, электроот ицательным атомом С1 без существенного изменения свойств соединения, что наводит на мысль о том, что связи в таком соединении в большей степени являются неполярными связями, а не электростатическими связями между противоположно заряженными атомами. С появлением теории электроли- [c.56]

Ван-дер-ваальсовы силы. Эти силы зависят от электрического взаимодействия жестких диполей, имеющихся в полярных молекулах, и индуцированных диполей, возникающих от взаимодействия зарядов электронов и ядер соседних атомюв, молекул или ионов. От валентных сил они отличаются тем, что оЛ не связаны с переходом электронов от одного партнера к другому и поэтому не обладают характерным для химической связи свойством насыщаемости поле одного диполя может одновременно влиять на поля нескольких соседних диполей. Силы Ван-дер-Ваальса получили свое название потому, что они же вызывают взаимодействие молекул, отклоняющее газы от идеального состояния. Это взаимодействие выражается коэфициентом а уравнения (56) Ван-дер-Ваальса. В 112 было показано, что сжижение газов обязано этому взаимодействию. Трудность сжижения гелия и других благородных газов объясняется очень симметричным строением их атомов, имеющих замкнутую электронную оболочку, исключающую образование диполей, как жестких, так и индуцированных. Однако, так как эти газы все же сжижаются, то отсюда надо заключить о наличии еще и иных источников сил Ван-дер-Ваальса, кроме электростатического взаимодействия диполей. Действительно, Лондон (1930) показал, что существенным слагаемым в ван-дер-ваальсовых силах является квантово-механический эффект притяжения, вызываемого взаимодействием движущихся электронов, природу которого мы не будем здесь рассматривать подробнее. [c.227]

Для СИЛЬНО разведённых растворов солей известной валентности повышение поверхностного натяжения может быть выражено формулой, вывод которой основан на предположении, что адсорбционные силь имеют чисто электрическую природу Согласие её с опытом, однако, весьма невелико. Чрезвычайно интересные результаты были получены Гриннеллом Джонсом и Рэем обнаружившими, что при концентрациях ниже 0,002 N некоторые соли несколько понижают поверхностное натяжение воды, причём максимальное понижение составляет около 0,0002 поверхностного натяжения чистой воды. При более высоких концентрациях эти соли повышают поверхностное натяжеиие почти линейно с ростом концентрации. Понижение поверхностного натяжения приписывается притяжению между ионами соли и ориентированными молекулами воды на поверхности. Остаётся лишь неясным, почему положительная адсорбция при самых малых концентрациях сменяется отрицательной адсорбцией при более высоких концентрациях. Лэнгмюр (см. Дополнение) приписывает это неточности прибора. [c.168]

Адсорбционные силы имеют ту же природу, что и силы межмолекулярного взаимодействия в газах, жидкостях и твердых телах. Межмолекулярным взаимодействием называется действие одной электрически нейтральной молекулы на другую. Межмолекулярное взаимодействие обусловливает переход от газообразного состояния в жидкое, диффузию, вязкость, теплопроводность, адсорбцию и другие явления. Межмолекулярные силы притяжения (силы Ван-дер-Ваальса) значительно слабее валентных сил. Так, для разрыва химической связи необходимо затратить 50—100 ккал моль, тогда как энергия межмолекулярного взаимодействия составляет всего от десятых долей до нескольких ккал1моль. Например, теплота испарения воды составляет около 10 ккал/моль, бензола — около 7 ккал/моль, жидкого азота — 0,67 ккал/моль. [c.50]

Таким образом, валентные силы имеют не магнитную, а электрическую природу. Однако Деобхо- димым условием проявления Этих сил являемся наличие антипараллельных спинов обоих электронов, ведуш ее к замыканию их магнитных полей друг на друга. Поэтому основная идея Льюиса о роли образования электронных пар В воз -, никновении валентных связей между атомами полностью сохраняет свое значен 1е. [c.93]

При адсорбции молекулы газа или пара концентрируются на поверхности адсорбента под влиянием молекулярных сил притяжения. Этот процесс часто сопровождается химическим взаимодействием, а также конденсацией пара в капиллярных порах твердого адсорбента. Общепризнанной теории адсорбции еще нет. Согласно широко распространенному взгляду, адсорбция происходит под действием электрических сил, обусловленных взаимодействием зарядов молекул адсорбента и по1лощае-мого вещества. По другой теории адсорбционные силы носят химический характер и природа их объясняется наличием свободных валентностей на поверхности адсорбента. [c.713]

Ван-дер-ваальсовы взаимодействия. Представление об этих силах было, введено голландским физиком Ван-дер-Ваальсом для объяснения различия в поведении реального и идеального газов. Природа этих взаимодействий также электрическая, поэтому они наиболее значительны при наличии у взаимодействующих молекул электрических моментов диполя (так называемые диполь-дипольные взаимодействия). Силы взаимодействия между неполярными молекулами более слабы, они образуются за счет мгновенных (наведенных) диполей, вызванных непрерывным тепловым движением частиц в атомах и в веществе. Такие взаимодействия называются дисперсионными силами. Например, между молекулами инертных элементов, в которых все валентные орбитали полностью заселены и ядра свободных атомов газа находятся довольна далеко друг от друга, возникают слабые взаимодействия. [c.32]

Однако вопрос о том, какие силы обеспечивают создание строгоупорядоченных органических молекул, иными словами, какова природа валентности, все еще оставался нерешенным. Подходы к решению этого вопроса открылись в связи с научной революцией, происшедшей на рубеже века в физике. В результате открытия радиоактивности, электрона, рентгеновских лучей атом предстал перед исследователями уже не прежним неизменяемым и неделимым шариком , а сложной динамической системой, в которой большую роль играют электрические силы. В 19П г. Э. Резерфорд выдвинул модель атома в виде тяжелого положительно заряженного ядра и движущихся вокруг него легких электронов. Через два года Н. Бор дал математическую обработку этой модели. [c.38]

Адсорбция электролитов весьма специфична и обычно имеет место, когда поверхность адсорбента заряжена (построена из ионов или полярных молекул). В силу электростатического притяжения поверхность адсорбирует противоположно заряженные ионы против оионы остаются вблизи адсорбированных, образуя двойной электрический слой [5]. На адсорбцию электролитов основное влияние оказывает природа ионов. Чем больше заряд иона, тем он лучше адсорбируется (например, А1 + лучше адсорбируется, чем Mg , а лучше Ка ). Ионы одинаковой валентности адсорби- [c.60]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология