Ван-дер-Ваальса в кристаллах

Молекулярные кристаллы. Структурными единицами в кристаллах этого типа служат молекулы, связанные друг с другом силами Ван-дер-Ваальса или силами водородной связи. Малая энергия межмолекулярных связей определяет своеобразие свойств кристаллов этого типа. Их характеризует низкая энергия кристаллической решетки и связанные с этим малая механическая прочность, низкие температуры плавления и высокая летучесть. Молекулярные кристаллы не проводят электрический ток (диэлектрики) и обладают низкой теплопроводностью. [c.76]

Газ 0 л-атМ Моль ч Л, см - моль" по уравнению Ван-лер-Ваальса" по вязкости газа по плотности жидкости ИЛИд кристалла [c.154]

Рассмотрим агрегацию крупных частиц с учетом фазовых переходов (роста кристаллов). Пусть существуют силы отталкивания в системе и расстояние к, при сближении, на котором начинают существенно действовать силы отталкивания, пусть система находится в агрегативно устойчивом состоянии. В случае кристаллизации частицы растут и под действием сил роста преодолевают этот порог /г., расстояние между частицами уменьшается на более малом расстоянии, чем /г., действуют в большой степени силы Ван-дер-Ваальса, чем силы отталкивания, и, следовательно, возможна агрегация частиц. Запишем уравнение изменения расстояния между частицами вследствие роста частиц и их взаимного сближения за счет сил взаимодействия [c.97]

Кристаллы со смешанными связями. Существует большая группа твердых веществ, в кристаллах которых одновременно реализуются разные по типу связи. При оценке свойств такого кристаллического тела необходимо вводить поправку на дополнительное специфическое взаимодействие. Так, в молекулярных кристаллах типа NH3, Н2О, НС1, на ряду с силами Ван-дер-Ваальса действуют и силы водородной связи, следствием чего служит относительное повышение прочности таких твердых веществ, а также температур их плавления. [c.80]

Особенностью дисперсионного взаимодействия является его всеобщность, так как во всех молекулах есть движущиеся электроны. Дисперсионное взаимодействие для неполярных молекул —главный и практически единственный источник сил Ван-дер-Ваальса. Дисперсионное взаимодействие вносит известный вклад также в энергию ионной связи в молекулах и кристаллах. [c.134]

В молекулярных кристаллах (рис. 1.9, г) присутствуют молекулы, связь между которыми осуществляется силами межмолекулярного взаимодействия, называемыми силами Ван-дер-Ваальса (см. разд. 1.10). Силы эти гораздо слабее сил, рассмотренных ранее, и энергия связи в решетке молекулярного типа составляет всего лишь 8—12 кДж/моль. Тела с такой структурой обычно очень мягкие, обладают низкой температурой плавления, высокой летучестью, низкими тепло- и электропроводностями, а также хорошей растворимостью, особенно в родственных растворителях. В качестве представителей веществ, образующих кристаллы молекулярного типа, можно назвать диоксид углерода, аргон и большинство органических соединений. [c.37]

С различными веществами, в кристаллах которых имеются относительно большие пустоты, инертные газы образуют соединения включения (клатраты). Так, например, за счет наличия пустот в кристаллическом гидрохиноне в нем удерживается три атома инертного газа на каждую молекулу гидрохинона. Соединения подобного рода преимущественно с тяжелыми инертными газами образует и лед. Связь в таких соединениях осуществляется силами Ван-дер-ваальса. [c.491]

Молекулярная решетка. Молекулярные кристаллы имеют в углах пространственной решетки полярные или неполярные молекулы, связанные между собой силами Ван-дер-Ваальса. В качестве примера можно указать на твердую двуокись углерода (сухой лед), нафталин, лед. На рис. 10 показано строение элементарной [c.31]

МЕЖМОЛЕКУЛЯРНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ — взаимодействие двух элек-тронейтральных молекул, вызываемое силами притяжения или отталкивания. Межмолекулярные силы притяжения, называемые иногда силами Ван дер Ваальса, много слабее валентных сил, но именно М. в. обусловливает откло нения от законов идеальных газов, переходы от газообразного состояния к жидкому, существование молекулярных кристаллов, явления переноса (диффузия, вязкость, теплопроводность), тушение люминесценции, уширение спектральных линий, адсорбции и др. М. в. всегда представляет собой первую стадию элементарного акта химической бимолекулярной реакции. При больших расстояниях между молекулами, когда их электронные оболочки не перекрываются, преобладают силы притяжения при малых расстояниях преобладают силы отталкивания. Короткодействующие силы имеют ту же природу, что и силы химической (валентной) связи и возникают при условии, когда электронные оболочки молекул сильно перекрываются. Частным случаем М. в. является водородная связь. М. в. определяет агрегатное состояние вещества и некоторые физические свойства соединений. [c.157]

Процесс растворения веществ обусловлен взаимодействием частиц растворенного вещества с молекулами растворителя. Механизм растворения твердых тел в жидкости состоит в основном из трех стадий. В качестве примера рассмотрим растворение кристалла хлорида натрия, который состоит из электростатически связанных ионов натрия и хлора. Как известно, между ионами N3+ и С1 имеет место ионная связь, между молекулами воды действуют силы Ван-дер-Ваальса и водородная связь, а между ионами на- [c.84]

Соседние слои атомов углерода в кристалле графита находятся на довольно большом расстоянии друг от друга (335 пм) это указывает на малую прочность связи между атомами углерода, расположенными в разных слоях. Соседние слои связаны между собой в основном силами Ван-дер-Ваальса, но частично связь имеет металлический характер, т. е. обусловлена обобществлением электронов всеми атомами кристалла. Этим объясняется сравнительно высокая электрическая проводимость и теплопроводность графита не только в направлении слоев, но и в перпендикулярном к ним направлении. [c.406]

По природе входящих в состав кристалла частиц и по типу химической связи кристаллические решетки подразделяются на молекулярные, ионные, атомные (ковалентные) и металлические. В узлах молекулярных решеток располагаются молекулы вещества. Вещества, имеющие молекулярные решетки, обычно имеют низкие температуры плавления и кипения, высокое давление насыщенного пара. К такого типа веществам относятся, например, твердые Нг, О2, N2, галогены, СО2, все благородные газы (хотя они одноатомны) и многие органические вещества. Кристаллические Аг и Ь имеют одинаковые решетки (рис. 4.4). Координационное число для атома аргона равно 12. Связь между частицами в решетке осуществляется силами Ван-дер-Ваальса. [c.161]

Однако имеются определенные затруднения при использовании этого способа классификации. Так, в ряде кристаллов реализуется больше чем один тип связи как между соседними частицами в узлах решетки, так и в структуре самих частиц. Например, в кристалле графита атомы углерода в каждой плоскости связаны друг с другом ковалентными связями, а между плоскостями действуют силы Ван-дер-Ваальса. Сульфат натрия — ионный кристалл, однако в ионах 50/ действуют ковалентные силы. Тем не менее с определенным приближением большинство кристаллов можно отнести к одному из следующих четырех типов согласно реализуемым в них химическим [c.73]

Уже отмечалось, что молекулярные силы, или силы Ван-дер-Ваальса, очень слабы по сравнению с силами ионной и ковалентной связи. Поэтому твердые тела, в которых силы сцепления имеют молекулярную природу, всегда являются мягкими, плавящимися при низких температурах и легко летучими. К такого типа кристаллам относятся, например, благородные газы, азот, Нг, СН4, бензол и другие газы и жидкости, охлажденные ниже температур затвердевания. [c.163]

Ранее были отмечены особые трудности построения теории жидкостей — плотной системы без дальнего порядка. На первых этапах развития теория опиралась почти полностью на аналогию свойств жидкости и более простых для молекулярной интерпретации систем газов и кристаллов. Самые первые теоретические представления, сформулированные Ван-дер-Ваальсом, рассматривали жидкость как бесструктурную, отличающуюся от газОв лишь по плотности. Доказательство возможности описать жидкость и газ единым уравнением состояния явилось замечательным результатом, но, однако, для изучения свойств самой жидкости уравнение Ван-дер-Ваальса оказалось непригодным. [c.201]

Так как силы Ван-дер-Ваальса слабы по сравнению с обычной химической связью, молекулярные кристаллы плавятся при. .. температурах и имеют. .. летучесть . [c.252]

Ваальса. Кристаллы с водородной связью плавятся при довольно низких температурах, но все же при более высоких, чем соединение только с ван-дер-ваальсовыми связями. Твердость этих кристаллов выше, чем молекулярных. Лед, например, плавится при О °С, тогда как сероводород замерзает только при —85,6°С. [c.12]

Многие молекулы, например Н , N3, О2 и 2, образуют молекулярные кристаллы,, потому что все валентные орбитали входящих в них атомов использованы для построения внутримолекулярных связей либо заняты несвязывающими электронами. Вследствие этого межмолекулярные связи, удерживающие молекулы вместе в кристаллах, оказываются намного слабее, чем внутримолекулярные связи в отдельных молекулах. Слабые силы, обусловливающие межмолекулярную связь, называются вандерваальсовыми силами по имени впервые изучавщего их голландского ученого Я. Ван-дер-Ваальса. [c.611]

Предпосылкой при рассмотрении роста кристаллов, таким образом, является отсутствие деформаций в кристалле, построение его из правильно расположенных частиц, отсутствие примесей и близость его к состоянию равновесия с маточной фазой. Между частицами действуют различные силы. Лакманн [44] отмечает среди важнейших из них следующие 1) электростатические силы, действующие между нонами противоположного заряда, которые следует учитывать при рассмотрении ионных кристаллов 2) силы Ван-дер-Ваальса, которые хотя и существенно слабее электроста- [c.264]

Молекулы карбамида в гексагональной структуре, так же как и в тетрагональной, связаны между собой водородными связями, которые возникают между атомами водорода аминной группы одних молекул и кислородными атомами других. Однако в гексагональной структуре (в комплексе) установлено укорочение двух водородных связей с 2,99 до 2,"ЭЗ А, что делает эту структуру энергетически более прочной. В отсутствие вещества, способного к образованию комплекса, гексагональная структура кристаллов карбамида существовать не может. Стабильность комплексов карбамида обусловлена не только укорочением водородных связей в гексагональной структуре, но и силами Ван-дер-Ваальса, действующими между молекулами карбамида и н-алканов, замечет которых молекулы соединений включения задерживаются внутри канала ячеек карбамида. [c.211]

Адсорбции аргона, кислорода и азота на хлористом калии посвящено большое число теоретических и экснериментальных исследований [36, 105, 106], В книге Брунауэра по физической адсорбции [17] дан обзор соответствующих работ. Все исследователи, ио-видимому, согласны с тем, что для адсорбированного атома или молекулы наиболее благоприятным является расположение непосредственно над центром элементарной ячейки кристаллической решетки. В этом месте электростатическая поляризация минимальна, а неполярные силы Ваи-дер-Ваальса имеют максимальную величину и играют преобладающую роль [107]. Дрэйн [37а[ обратил внимание на то, что энергия адсорбции азота на ионных поверхностях обычно выше, чем аргона или кислорода, в то время как в случае ненонных поверхностей внергии адсорбции вссх трех газов практически одинаковы. Он приписал этот эффект влиянию квадрупольного момента азота и рассчитал слагаемое энергии адсорбции, появляющееся в результате притяжения квадруполя молекулы азота полем кубической грани кристалла хлористого калия. Согласно этим расчетам, участки поверхности кристалла, расположенные тюносредственно над центром элементарной ячейки, по-прежнему остаются наиболее благоприятными для адсорбции. Найденное значение слагаемого энергии адсорбции, обусловленного притяжением [c.71]

Уменьшение молярного объема до середины малого периода, несмотря на монотонное возрастание молярной массы, обусловлено более резким возрастанием плотности. Действительно, в 1А—И1А-группах располагаются металлы, обладаюш,ие плотноупакованны-ми структурами. Вследствие уменьшения атомных радиусов по периоду слева направо наблюдается уменьшение межатомных расстояний, что в совокупности с увеличением атомной массы и приводит к возрастанию плотности, а следовательно, к уменьшению молярных объемов. У простых вепдеств второй половины малых периодов, начиная с 1УА-группы, в соответствии с правилом 8—N реализуются рыхлые структуры с малыми координационными числами, что и приводит к резкому у.меньшению плотности несмотря на возрастание атомной массы. Поэтому молярные объемы во второй половине периода возрастают. Следуя этой закономерности, можно было бы ожидать, что наибольшими молярными объемами в пределах каждого периода должны обладать благородные газы (в кристаллическом состоянии). Однако вследствие образования плот-ноупакованных структур (хотя и обусловленных силами Ван-дер-Ваальса) плотность их кристаллов оказывается несколько выше ожидаемой, что и приводит к некоторому уменьшению молярного объема. У переходных -металлов с близкими по характеру упаковки кристаллическими структурами в пределах одного периода плотность варьирует в сравнительно небольших пределах с общей тенденцией увеличения от начала вставных декад к элементам УИ1В-группы (триады). С учетом монотонного возрастания атомных масс это приводит к относительному постоянству молярного объема. В ряду лантаноидов наблюдается монотонное уменьшение молярного объема, обусловленное возрастанием плотности вследствие уменьшения межатомных расстояний в кристаллах за счет лантаноидной контракции. [c.34]

В узлах молекулярных кристаллических решеток расположены молекулы, ковалентного типа, например СОа (рис. 5.24), связанные между собой силами Ван-дер-Ваальса. Когда из сил Ван-дер-Ваальса действуют только (или в основном) дисперсионные силы, которые обладают шаровой симметрией воздействия, то образующиеся кристаллы имеют гранецентриро-вапную кубическую решетку (см. рис. [c.137]

Радиусы атомов благородных газов Не, Ке, Аг, Кг и Хе равны соответственно 122, 160, 191, 201 и 220 пм. Приведенные значения получены из межатомных расстояний в кристаллах данных веществ, которые существуют при низких температурах. Для атомов этих элементов также наблюдается рост г, с увеличением порядкового номера. Радиусы атомов благородных газов значительно больше радиусов атомов неметаллов соответствующих периодов, поскольку в кристаллах благородных газов межатомное взаимодействие очень слабое (силы Ван-дер-Ваальса), а для молекул других неметаллов характерна прочная ковалентная связь. Можно считать, что атомные радиусы благородных газов - это радиусы валентно не связанных атомов, т. е. ван-дер-ваальСовы радиусы (которые находят из межатомных расстояний в молекулярных кристаллах). [c.51]

Силы Ван-дер-Ваальса можно считать ненаправленными. Поэтому для молекулярных кристаллов со сферическими или близкими к сфе-рическим молекулами характерна структура кубической (Ne, Аг, Кг, СбНб) или гексагональной (Не, N2, Н2) плотнейшей упаковки. [c.76]

Если в кристалле между молекулами действуют только силы Ван-дер-Ваальса, то равновесное расстояние между молекулами можно оценить, используя эффективные ван-дер-ваальсовы радиусы атомов (Полинг). Величина радиуса определяется как половина расстояния между двумя соприкасающимися одинаковыми атомами, принадлежащими каждый порознь одной из двух соседних молекул. Метильной группе СНз приписан радиус 2,01( ° м, водороду — ],2 10 м, полутолщина ароматической молекулы принята равной 1,85-10 " м для элементов ван-дер-ваальсовые радиусы приведены ниже [c.254]

Особенностью дисперсионного взаимодействия является его всеобщность — во всех молекулах есть движущиеся электроны, поэтому дисперсионное взаимодействш существенно для всех без исключения молекул. Дисперсионное взаимодействие для неполярных молекул — главный и практически единственный источник сил Ван-дер-Ваальса. Дисперсионное взаимодействие вносит известный вклад также в энергию ионной связи в молекулах и кристаллах. [c.260]

Вещества с молекулярной структурой характеризуются тем, что они образованы из молекул, связанных друг с другом силами Ван-дер-Ваальса или водородной связью. К таким веществам, например, относятся простые вещества (Н2, N2, О2, галогены, 8в), неорганические (Н2О, ЫНз, НР, СО2, N204) и органические соединения (спирты, кислоты), а также кристаллы некоторых координационных металлорганических и органических соединений (типичный представитель нафталин), в том числе полимеров, белков, нуклеиновых кислот. [c.132]

Появление дополнительных видов связи в ковалентных кристаллах может привести к резкому изменению их основных характеристик. Ярким примером кристаллов со смешанными связями служит одна из форм углерода — графит, структура которого приведена на рис. III.4. В графите атомы углерода связаны друг с другом так, что они образуют плоские двухмерные слои, в пределах которых атомы углерода связаны друг с другом за счет sp -гибpидныx орбиталей (длина связи 0,142 нм). При этом в каждом таком слое, состоящем из N атомов углерода, имеются N нелокализованных электронов, участвующих в образовании я-связей и способных переносить ток. Связь между рассмотренными двухмерными слоями графита осуществляется лишь за счет слабых сил Ван-дер-Ваальса (расстояние между слоями состаш1яет 0,35 нм). Поэтому в направлении этой оси кристалл графита имеет низкую твердость и относится к типичным изоля- [c.71]

При образовании гомоатомных соединений (простых веществ) все эффекты, связанные с разностью электроотрицательностей взаимодействующих атомов, исключаются. Поэтому в простых веществах не реализуются полярные, а тем более преимущественно ионные связи. Следовательно, в простых веществах осуществляется лишь металлическая и ковалентная связь. Следует при этом учесть и возможность возникновения дополнительного ван-дер-ваальсов-ского взаимодействия. Преобладание вклада металлической связи приводит к металлическим свойствам простого вещества, а неметаллические свойства обусловлены преимущественно ковалентным взаимодействием. Для образования ковалентной связи взаимодействующие атомы должны обладать достаточным количеством валентных электронов. При дефиците валентных электронов осуществляется коллективное электронно-атомное взаимодействие, приводящее к возникновению металлической связи. На этой основе в периодической системе можно провести вертикальную границу между элементами П1А- и 1УА-групп, слева от которой располагаются элементы с дефицитом валентных электронов, а справа — с избытком. Эта вертикаль называется границей Цинтля Ее положение в периодической системе обусловлено тем, что в соответствии с современными представлениями о механизме образования ковалентной связи особой устойчивостью обладает полностью завершенная октетная электронная 5 /гр -конфигурация, свойственная благородным газам. Поэтому для реализации ковалентного взаимодействия при образовании простых веществ необходимо, чтобы каждый атом пмел не менее четырех электронов. В этом случае возможно возникгювение четырех ковалентных связей (5/) -гибридизация ), что и реализуется у элементов 1УА-группы (решетка типа алмаза у углерода, кремния, германия и а-олова с координационным числом 4). Если атом имеет 5 валентных электронов (УА-группа), то до завершения октета ему необходимо 3 электрона. Поэтому он может иметь лишь три ковалентные связи с партнерами (к. ч. 3). В этом случае кристалл образован гофрированными сетками, которые связаны между собой более слабыми силами. Получается слоистая структура, в которой расстояние между атомами, принадлежащими одному слою, намного меньше, чем между атомами различных слоев (черный фосфор, мышьяк, сурьма) [c.29]

Элементы УПА-групны (галогены) в соответствии с правилом 8—N должны иметь координационное число в кристаллах простых веществ, равное единице, т. е. каждый атом может иметь лишь одного ближайшего соседа. Действительно, все галогены (иод при обычных условиях, а остальные при низких температурах) образуют молекулярные кристаллические структуры , в которых расстояния между атомами в гантелеобразных молекулах значительно меньше, чем расстояния между молекулами в кристалле. Так, для хлора длина связи в молекуле 0,202 нм, а расстояние между молекулами в кристалле составляет 0,334 нм. Наконец, правило Юм-Розерп мож но применить и к элементам УП1А-группы (благородные газы) В соответствии с этим правилом при образовании кристаллов про стых веществ координационное число должно быть равно нулю Действительно, кристаллы благородных газов состоят из одноатом ных молекул, связанных силами Ван-дер-Ваальса. [c.30]