Типы межмолекулярных взаимодействий в газах и жидкостях

Типы межмолекулярных взаимодействий в газах и жидкостях [c.24]

Обычно различают четыре типа химической связи ионную, ковалентную, металлическую и Ван-дер-Ваальса. Последняя характерна для молекулярных кристаллов, в узлах которых находятся самостоятельные молекулы. Кроме того, силы Ван-дер-Ваальса, называемые иногда остаточной связью, обеспечивают межмолекулярное взаимодействие в газах и жидкостях. Как показывает квантовомеханическое изучение природы остаточной связи, силы Ван-дер-Ваальса складываются из ориентационного, поляризационного и дисперсионного эффектов. Для всех этих эф ктов характерно быстрое уменьшение сил притяжения пропорционально расстоянию в шестой степени. В зависимости от электрических свойств, взаимодействующих молекул решающую роль играет тот или иной эффект. Так, для молекул с постоянным диполем преобладают ориентационные силы, а при взаимодействии неполярных молекул — дисперсионные силы. Остаточные связи Ван-дер-Ваальса важны при интерпретации свойств органических полупроводников. [c.34]

Для объяснения межатомных и межмолекулярных взаимодействий в кристаллах, жидкостях и газах достаточно ознакомиться с пятью типами химической связки ковалентной связью в неметаллах, металлической связью, ионной связью, водородной связью и вандерваальсовым взаимодействием. Каждый из этих типов связи определяет ту или иную прочность взаимодействия между атомами. Рассмотрим их подробнее. [c.601]

Образование водородной связи было обнаружено и вот уже более полувека интенсивно изучается по своим молекулярно-физическим проявлениям. Еще со школы мы знаем, что при обычной температуре НгТе — жидкость, НгЗе — легкокипящая жидкость, НгЗ — газ, а Н2О — снова жидкость, хотя по экстраполяции ей полагалось быть еще лучшим газом, чем сероводород. Такую же цепь примеров представляют собой галогеноводороды. Однако эти примеры дают скорее эмоциональное, чем научное удовлетворение, так как в изменении температур плавления галогенидов одновалентных металлов или халькогенидов двухвалентных мы увидим точно такую же закономерность. Действительная причина заключается в том, что при переходе сверху вниз в периодической системе в группах галогенов и халькогенов монотонно уменьшается их электроотрицательность и поэтому будет уменьшаться полярность связей любого атома М (в том числе и водорода) с указанными элементами. Поскольку плавление или кипение вещества характеризует разрыв межмолекулярных связей, Гпл и °кип будут как-то отражать прочность этих связей. А прочность межмолекуляр-ного взаимодействия будет определяться двумя факторами, которые действуют в прямо противоположных на-прав.юниях — сверху вниз будет уменьшаться, как только что было сказано, полярность атомов в молекулах и поэтому ослабевать ион-дипольная ассоциация, но одновременно вниз будет расти молекулярный вес, а следовательно, поляризуемость и ван-дер-ваальсовское, дисперсионное взаимодействие. Суперпозиция двух тенденций и приводит к тому, что внизу и вверху периодической системы химические соединения типа АВ и АВ2 будут иметь повышенные температуры плавления и кипения. Это обстоятельство и привело к необходимости изучения особенностей водородной связи методами структурного анализа — дифракционными (рентгено-, электроно- и [c.166]

Рассмотрим подробнее колебания каждого типа. Потенциальная энергия молекулы в газообразной фазе может быть" выражена через внутренние параметры, описывающие смещение из равновесной конфигурации, так как обычно считают, что межмолекулярные силы в газе пренебрежимо малы. Однако для твердого состояния и в меньшей степени для жидкости в выражение для потенциальной энергии приходится включать дополнительные члены, учитывающие взаимодействия молекул. Эти члены необходимо рассматривать при интерпретации спектров кристаллов. [c.225]

Вторым эффектом, приводящим к отличию спектральных характеристик молекул при переходе от газа к жидкости является взаимодействие поглощающей молекулы с совокупностью окружающих ее молекул среды — межмолекулярные взаимодействия. Принято рассматривать два типа межмолекулярных взаимодействий (ММВ). К первому типу относятся ван-дер-ваальсовы взаимодействия. Их называют еще взаимодействиями физического типа [31], дальнего порядка [33], объемными [34], поскольку каждая молекула связана с окружающими силами, убывающими с рас-> стоянием. Бахшиев и Непорент [32] предложили называть такие взаимодействия универсальными , связанными с коллективным влиянием окружающих частиц на растворенную молекулу. [c.41]

Решение задачи оптимизации использования молекулярных взаимодействий компонентов смеси путем выбора соответствующей неподвижной фазы (адсорбента или жидкости, молекулярного сита) может быть найдено лишь на основе теории межмолекулярных взаимодействий в газах и жидкостях и между газами и жидкостями и твердым адсорбентом. Эта теория основывается на результатах изучения геометрии и химической природы молекул газа, молекул жидкости и поверхности твердого тела. Она представляет собою молекулярную теорию, поскольку ее задачей в области хроматографии является объяснение связи с молекулярными параметрами и вычисление термодинамических констант адсорбционного или распределительного равновесия (например, констант Генри для нулевых проб), определяющих селективность. Отсюда ясно значение молекулярно-статистических расчетов для развития молекулярных теорий адсорбции или растворения п их приложений к хроматографии, поскольку именно статистическая термодинамика указывает правильную количественную связь констант термодинамического равновесия с нотенциальпыми функциями межмолекуляриого взаимодействия. Однако по мере усложнения адсорбционной системы использование статистической термодинамики для количественных расчетов удерн иваемых объемов встречает затруднения, особенно в случае специфических взаимодействий и неоднородных поверхностей. Вместе с тем увеличение энергии и характеристичности взаимодействия влечет за собой возможность получения новой важной информации о специфическом молекулярном взаимодействии при использовании комплекса спектроскопических методов. Это помогает наполнить даваемые хроматографическими и термодинамическими исследованиями полуэмпи-рические и феноменологические связи между различными параметрами эвристическим содер/канием в смысле возможного приближения к молекулярным основам взаимодействия и селективности. Сюда относится,, в частности, использование регулирования специфхмеских взаимодействий, в частности электростатических взаимодействий динольных и квад-рупольных молекул с поверхностями ионных кристаллов и с поверхностными функциональными группами, использование и регулирование водородной связи и вообще взаимодействий донорно-акценторного типа и процессов комплексообразования. [c.34]

На значение крутильной частоты, а следовательно, и высоту потенциального барьера оказывают сильное влияние различные физические и химические факторы. Точнее находятся значения внутримолекулярных потенциальных барьеров по частотам крутильных колебаний молекул в газовой фазе. Эти частоты обычно ниже, чем в спектрах конденсированной фазы, где большую роль играют межмолекулярные взаимодействия. У хлорзамещенных этапов различие крутильных частот для газовой и жидкой фазы составляет 5... 10 см- , например, для СНгС —СС1з в газе сокр=108 см , а в жидкости (Окр=116 см- . Вообще же это различие бывает до 20...25%,, если в конденсированной фазе не возникает каких-либо сильных специфических взаимодействий типа водородных связей, когда оно становится больше. [c.241]

Механизм адгезии парафиновых частиц к поверхностям различной природы невозможно понять без рассмотрения хотя бы в общих чертах особенностей кристаллической струиуры и электронной конфигурации твердых веществ, без представления закономерностей, которым подчиняются их свойства с изменением энергетического состояния. Принято считать, что однородное твердое вещество, состав и плотность которого практически одинаковы во всем объеме любых его образцов (т.е. они не отклоняются от средних значений больше, чем на величину ошибки измерения соответствующего параметра), представляет собой твердое химическое соединение /68/. Существенной особенностью твердого соединения является то, что любые его отдельные части - твердые тела - имеют поверхность. Поверхностный слой твердого вещества, толщиной порядка 10А (около 3-4 монослоев соответствующих структурных единиц), из-за неуравновешенного взаимодействия частиц слоя с частицами основной массы имеет несколько иное строение, что приводит к заметному отличию свойств этого JlJ i от глубинного вещества. Твердое вещество в отличие от газа и жидкости, имеет практически не изменяющееся во времени строение. При этом тип строения ве1цества определяется прежде всего тем, какие связи соединяют его структурные единицы - межмолекулярные или межатомные. [c.106]

Второй род сил, влияющих на устойчивость золя,— силы притяжения между частицами. Они имеют ту же природу, что и силы, действующие между нейтральными молекулами. Существованием этих сил Ван-дер-Ваальс объяснял свойства реальных газов и жидкостей. Возникновение межмолекулярных сил обусловлено взаимодействием диполей (эффект Кеезома), поляризацией одной молекулы другой (эффект Дебая) и особого рода взаимодействием, которое объяснимо в рамках квантовой механики. Последний тип сил, называемых дисперсионными силами Лондона, связан с наличием в нейтральных атомах и молекулах мгновенных диполей. Взаимодействие таких диполей, являющихся результатом движения электронов в атомах и молекулах, не зависит от постоянных диполей и служит причиной их взаимного притяжения. Ф. Лондон показал, что такой тип взаимодействия превосходит эффекты Кеезома и Дебая. Энергия лондонозского взаимодействия между двумя атомами, находящимися на расстоянии г, обратно пропорцио- [c.112]

В жидкостях в отличие от газов доминируют те же межмолекулярные силы притяжения, которые обусловливают тот или иной тип связи в кристалле. Так, например, между атомами сжиженных инертных газов действуют ван-дер-ваальсовы силы. Те же силы вызывают взаимное притяжение молекул неполярных жидкостей. Молекулы воды, кислот жирного ряда и спиртов взаимодействуют друг с другом посредством водородных связей, возникновение которых связано с наличием в их составе гидроксильных групп ОН. В расплавах солей действуют электростатические силы притяжения, в металлах — силы металлической связи. [c.10]