Взаимодействие двух постоянных диполей

Так исторически сложилось, что водородная связь, хотя она в точности не подходит ни под один тип взаимодействий, приведенных в табл. 1.1, привлекает особое внимание исследователей. Эта связь возникает в тех случаях, когда атом водорода удерживает вблизи себя два электроотрицательных атома. В ее основе лежит взаимодействие между постоянными диполями, которое часто усиливается благодаря вкладу энергии резонанса ионных структур. В биологических системах в роли электроотрицательных атомов при образовании водородных связей обычно выступают атомы азота или кислорода, но вообще в этой роли могут выступать также атомы углерода, серы или какого-либо другого элемента. Водородные связи иногда называют водородными мостиками или протонными связями. Простейшим примером структуры с водородными связями может служить вода (рис. 1.3). Благодаря возникновению водородных связей некоторые низкомолекулярные вещества, например вода или метанол, остаются при комнатной температуре в жидком (а не в газообразном) состоянии и имеют более высокую температуру кипения по сравнению с другими веществами примерно такого же [c.21]

Физическое взаимодействие не изменяет или очень слабо сказывается на строении взаимодействующих молекул. Но, кроме физического взаимодействия, молекулы очень часто образуют друг с другом молекулярные комплексы с участием определенных атомов и молекулярных орбиталей. Молекулярные комплексы делятся на два больших класса комплексы с водородной связью и комплексы с переносом заряда (КПЗ). Молекулярные комплексы занимают промежуточное положение между ассоциатами молекул, возникающими за счет физического взаимодействия, например диполь-дипольного притяжения, и молекулами. Физическое взаимодействие возникает в результате электростатического притяжения молекул, обладающих постоянным или наведенным диполем, Число взаимодействующих молекул, образующих ассоциат, может быть достаточно велико и меняться в зависимости от условий. Молекулярный комплекс имеет постоянный состав (чаще всего 1 1 или 1 2) если он меняется, то меняется и структура комплекса. Водородная связь в спиртах возникает путем взаимодействия группы О—Н с парой электронов атома кислорода другой молекулы. В отличие от молекул, которые образуются из других молекул в реакциях, протекающих с энергией активации, молекулярные комплексы образуются в процессах ассоциации, происходящих без энергии активации. Поэтому молекулярные комплексы находятся в равновесии с исходными молекулами. [c.337]

Аналогично взаимодействуют и два постоянных диполя. Диполи ориентируются так, чтобы обеспечить контакт разноименно заряженных концов. Такое взаимодействие называется поэтому ориентационным. Если взаимодействуют диполь и неполярная молекула, то под влиянием диполя в последней образуется наведенный диполь и возни- [c.26]

Аналогично взаимодействуют и два постоянных диполя. Диполи ориентируются так, чтобы обеспечить контакт разноименно заря- [c.19]

Если первая - молекула имеет одновременно постоянные дипольный и квадрупольный моменты, то последний может также взаимодействовать с индуцированным дипольным моментом второй молекулы. Кроме того, квадрупольный момент первой молекулы также индуцирует дипольный момент во второй молекуле, и взаимодействие последнего с постоянным диполем уменьшается с расстоянием аналогично тому, как это происходит в случае взаимодействия постоянного квадруполя с диполем, индуцируемым диполем. Эти два взаимодействия вместе дают выражение [c.198]

Ориентационное взаимодействие обусловливается наличием двух полярных молекул, причем с увеличением температуры энергия этого взаимодействия снижается. Взаимодействие двух молекул, одна нз которых является постоянным диполем, а в другой диполь наводится первой, называется индукционным величина энергии индукционного взаимодействия, не зависит от температуры. Дисперсионное взаимодействие наблюдается как. между полярными, так и неполярными молекулами оно вызвано взаимным возмущением электронных орбиталей, Б результате чего образуются два мгновенных диполя. Соотношение всех перечисленных видов взаимодействий зависит от степени полярности компонентов НДС, В системе слабополярных молекул основными являются силы дисперсионного взаимодействия, а с увеличением полярности возрастают силы ориентационного взаимодействия. [c.16]

В случае двухатомных молекул, обладающих постоянными диполями, необходимо учитывать два других эффекта, а именно притяжение при взаимодействии диполей случайной ориентации, равное при высоких разведениях [c.401]

Когда изолированная молекула, обладающая жестким постоянным дипольным моментом, адсорбируется, на поверхности проводника имеется только один член энергии взаимодействия притяжение между диполем и его зеркальным изображением (гл. УП). Если же поверхность полностью покрыта адсорбированным веществом, имеется взаимодействие не только между диполем и его зеркальным изображением, но также между диполем и зеркальными изображениями всех остальных диполей. Если все адсорбированные диполи расположены параллельно друг другу и нормально к поверхности, то совокупность электрических изображений можно рассматривать как два бесконечных [c.342]

Если например, в реакции взаимодействуют два диполя, то константа скорости взаимодействия зависит от диэлектрической постоянной среды е [c.86]

Два рассмотренных типа взаимодействия предполагают наличие постоянного дипольного момента хотя бы у одной из взаимодействующих частиц. На самом же деле диполь-дипольные взаимодействия осуществляются между любыми частицами, в том числе и не обладающими постоянным дипольным моментом. Это качественно можно понять, если вспомнить, что каждый атом лишен дипольного момента лишь в среднем, поскольку средняя координата электрона на атомной [c.102]

Постоянное повышение требований к разрешающей способности спектрометров ЯМР объясняется сложной многокомпонентной структурой спектров ЯМР. Как уже указывалось ( 6), в жидкостях и газах прямые диполь-дипольные взаимодействия эффективно усредняются, так что естественная ширина линии достигает 0,01 Гц (т. е. уменьщается в миллион раз по сравнению с шириной линии ь кристалле). В этих условиях хорошо обнаруживаются слабые взаимодействия ядерного магнитного момента экранирование ядра электронами (химический сдвиг) и косвенное спин-спиновое взаимодействие (через электроны связей). Эти два взаимодействия определяются химической природой исследуемого вещества, что позволяет использовать спектры ЯМР как весьма эффективный метод установления структуры соединений. [c.34]

Мы будем различать два типа ион-молекулярных взаимодействий собственно химические реакции, в которых химические связи образуются или рвутся, и реакции образования кластеров, в которых ассоциация осуществляется в основном благодаря действию физических сил, таких, как взаимодействия ионов с постоянными или наведенными диполями. Примером химического процесса является присоединение иона этилена к молекуле [c.67]

Следовательно, происхождение вандерваальсовских сил определяется тремя факторами а) взаимодействием между постоянными диполями б) взаимодействием между индуцированными и постоянными диполями в) взаимодействием между мгновенными индуцированными диполями. В некоторых случаях вандерваальсозские силы обусловлены только одним из этих факторов, в других случаях имеет место сочетание двух из них. Например, в молекулах НС1 проявляется первый фактор, в инертных газах—только третий, а в молекулах окиси углерода O — первых два. Вклад разных факторов в энергию вандерваальсовских сил иллюстрируется данными, приведенными в табл. 23. [c.89]

Два рассмотренных типа взаимодействия предполагают наличие постоянного момента диполя хотя бы у одной из взаимодействующих частиц. На самом же деле диполь-дипольные взаимодействия осуществляются между любыми частицами, в том числе и не обладающими постоянным моментом диполя. Это качественно можно понять, если вспомнить, что каждый атом лищен момента диполя лищь в среднем, поскольку средняя координата электрона на атомной орбитали совпадает с координатой ядра. В каждый же отдельный момент времени заряд электронов и заряд ядра разделены, т. е. атом обладает некоторым мгновенным, или, как принято говорить, виртуальным, диполем. Взаимодействие виртуальных диполе подч Ияется тем же законам, что и шдействие постоянных и наведенных диполей, и приводит к взаимодействию, энергия которого отрицательна и на достаточно больших расстояниях обратно пропорциональна шестой степени расстояния между частицами. Взаимодействие, обусловленное виртуальными диполями, называется дисперсионным взаимодействием. По энергии дисперсионное взаимодействие, как правило, превосходит как ориентационное, так и значительно более слабое индукционное взаимодействие. [c.113]

Энергия индукционного взаимодействия, как и ориентационного, убывает пропорционально шестой степени расстояния, но индукционное взаимодействие не зависит от температуры. Последнее связано с тем, что ориентация наведенного диполя не может быть произвольной, она определяется направлением постоянного диполя. Величина 7 д тем значительнее, чем выше поляризуемость неполярной молекулы. Индукционное взаимодействие наблюдается при образовании гидратов благородных газов, в растворах полярных вешеств в неполярных, например ацетона в СС14 и других подобных смесях, и существенно только для молекул со значительной поляризуемостью. К ним, в первую очередь, относятся молекулы с сопряженными связями. Индукционное взаимодействие не аддитивно. Это становится ясным, если рассмотреть неполярную частицу в поле двух симметрично расположенных зарядов. Каждый из них, действуя сам, вызвал бы индукционный эффект, но совместное их действие создает два диполя, равных по величине и направленных противоположно, т. е. не понижает энергию. [c.258]

Различают два основных вида адсорбции физическую и химическую. К силам, обусловливающим физическую адсорбцию, относят молекулярные взаимодействия 1) молекул с постоянным диполем ориентационный эффект)-, 2) молекул с индуцированным динолем индукционный эффект)-, 3) неполярных молекул дисперсионный эффект), а также 4) силы, обусловливающие водородную связь [1, стр. 851. Исследован1гя последних лет привели к выводу, что одной из важнейших составляющих адсорбционных сил являются так называемые силы изображения, появление которых связано с различием диэлектрических проницаемостей вещества дисперсных частиц и окруншющей среды. [c.20]

Рассмотрим два атома инертных газов. Электронные облака в атомах инертных газов сферически симметричны. Следовательно, эти атомы не имеют постоянных электрических моментов. Поскольку речь идет о статическом распределении зарядов, такие атомы не должны влиять друг на друга. Но опыт и квантовая теория показывают, что частицы не могут находиться в состоянии покоя даже нрн абсолютном нуле температуры. В процессе движения электронов в отдельные моменты времени распределение зарядов внутри атома может становиться несимметричным. Иначе говоря, в атоме могут возникать виртуальные диполи. Эти очень быстро меняющиеся самопроизвольные или виртуальные диполи создают вокруг атома электрическое поле, которое индуцирует в соседних атомах дипольные моменты. Направление индуцированных моментов всегда таково, что возникает притяжение. РЬщуциро-ванные диполи находятся во взаимодействии с мгновенными диполями, послужившими причиной их возникновения. [c.64]

Итак, классическая физика оказалась в состоянии объяснить, по крайней мере качественно, два типа взаимодействий взаимодействия между молекулами, обладающими постоянными муль-типольными моментами, и взаимодействия между постоянным и наведенным моментами в молекулах. Это удалось сделать путем введения ориентационных сил, падающих с ростом температуры, и индукционных сил, практически ие зависящих от температуры. Для полярных молекул, например НаО, эти силы вносят значительный вклад в межмолекулярное взаимодействие, однако для других молекул, например HG1, они объясняют только небольшую часть взаимодействия. Но особенно в большом затруднении оказалась классическая теория при объяснении сил взаимодействия меяеду атомами благородных газов. Их электронная оболочка сферически симметрична. Это значит, что такие атомы не имеют ни диполь-ного, ни любого другого мультипольпого момента. Между тем силы взаимодействия между ними такого л е порядка, что и силы взаимодействия меледу полярными молекулами. Неясным оставался аналитический вид закона отталкивания на близких расстояниях. [c.18]

В заключение мы можем теперь суммировать основные положения этой главы. Ван-дер-ваальсово взаимодействие между неполярными молекулами имеет три важных составных части 1) притяжение между флюктуирующим и индуцированным диполем (дисперсионный эффект), изменяющееся пропорционально г , 2) притяжение между флюктуирующим квадруполем и индуцированным диполем, изменяющееся пропорционально / , и 3) энергия отталкивания, уменьшающаяся с г экспоненциально (уравнение 22). При обычных равновесных расстояниях первый из этих трех членов наиболее важен. Если молекулы обладают постоянными диполями, то, помимо упомянутых, должны учитываться два других эффекта взаимное притяжение постоянных диполей (ориентационный эффект), изменяющееся пропорционально г (уравнение 4), и притяжение между постоянным диполем и индуцированным диполем (индукционный эффект), изменяющееся также пропорционально г (уравнение 8). Если молекулы обладают постоянными квадруполями, надо учесть притяжение между постоянным квадруполем [c.294]

По современным представлениям, ван-дер-ваальсовы силы являются сложными силами и складываются из трех различных эффектов. Как показал Ф. Лондон [ ], кроме электростатического взаимодействия между двумя молекулами с постоянным дипольным моментом, а также между постоянным дипольным моментом и индуцированным в другой молекуле, существует еще квантовомеханическое взаимодействие, так называемый дисперсионный эффект, который почти у всех веществ во много раз превосходит два первых эффекта. Напротив, у воды, аммиака и, повидимому, фтористого водорода главной составляющей ван-дер-ваальсовых сил (более 50%) является эффект взаимодействия постоянных диполей. У хлористого водорода этот эффект составляет менее 20%, а у остальных летучих гидридов менее 10%. Атомы благородных газов и молекулы летучих гидридов, не имеющих постоянного дипольного момента, связаны между собой в кристаллической решетке только за счет квантовомеханического дисперсионного эффекта. Молекулы воды и аммиака связаны в кристаллической решетке другими силами, чем атомы благородных газов, хотя и те и другие силы обычно принято называть ван-дер-ваальсовыми. Поэтому ждать изоморфной смешиваемости благородных газов у этих веществ нельзя. Наоборот, другие летучие гидриды, несмотря на относительно большой дипольный момент, связаны в кристалле главным образом за счет той же составляющей ван-дер-ваальсовых сил — дисперсионного эффекта — как и атомы благородных газов. Поэтому мы можем ждать, что все летучие гидриды, даже обладающие большим дипольным моментом (кроме Н.О, NH,, и HF), могут давать смешанные кристаллы с благородными газами. Решить вопрос, насколько могут отличаться радиусы замещающих друг друга частиц, возможно только экспериментально. [c.121]

Кроме рассмотренного дисперсионного взаимодействия между двумя молекулами существует также простое дипольное взaи ю-действие (Кеезом, 1915—1921 гг.) или взаимодействие индуцированных диполей (Дебай, 1920—1921 гг.), если хотя бы одна из молекул обладает постоянным дипольным моментом. И в этом случае энергия обратно пропорциональна шестой степени расстояния между молекулами, но, по-видимому, два последних взаимодействия играют очень малую роль в полном взаимодействии между конденсированными фазами, определяющем А я, так как они неаддитивны, вследствие чего их суммарный эффект сильно снижается. Поэтому при расчете A J, даже в случае сильнополярных молекул (Н2О, МНз) компонентами Кеезома и Дебая, которые превосходят лон-доновскую компоненту в энергии взаимодействия отдельных молекул, в настоящее время пренебрегают [2]. [c.171]

Силы, действующие на поверхности твердого тела, ненасыщены. Поэтому всякий раз, когда свежая поверхность подвергается действию газа, на ней создается более высокая концентрация молекул газа, чем в объеме собственно газовой фазы. Такое преимущественное концентрирование молекул на поверхности называется адсорбцией. Прочность связи молекул адсорбата с поверхностью адсорбента, а также величина адсорбции могут сильно меняться от системы к системе. Процессы адсорбции можно разделить на два основных типа физическую адсорбцию и хемосорбцию. Физическая адсорбция вызывается силами молекулярного взаимодействия, к которым относятся силы взаимодействия постоянных и индуцированных диполей, а также силы квадрупольного притяжения. Хемосорбция обусловлена перераспределением электронов взаимодействующих между собой газа и твердого тела с последующим образованием химических связей. Физическая адсорбция подобна конденсации паров с образованием жидкости или процессу сжижения газов, а хемосорбция может рассматриваться как химическая реакция, протекание которой ограничено поверхностным слоем адсорбента, Типы адсорбции различают по нескольким критериям 1) по теплотам адсорбции. Количество выделившейся в процессе физической адсорбции теплоты, отнесенное к одному молю адсорбированного вещества, обычно изменяется в пределах 8—40 кДж. Как правило, теплота хемосорбции превышает 80 кДж/моль 2) по скорости протекания процесса. Поскольку физическая адсорбция подобна процессу сжижения газа, то она не требует активации и протекает очень быстро. Хемосорбция же, аналогично большинству хи- [c.425]

Наиболее распространенным видом взаимодействия, которое происходит между любыми частицами, является взаимодействие между диполями. Различают три основных типа диполь-дипольных взаимодействий. Как уже указывалось (см. гл. I), если два диполя расположены на одной прямой и одинаково ориентированы, то они притягиваются с силой обратно пропорциональной четвертой степени расстояния между ними. Аналогичная сила действует между двумя диполями, расположенными на параллельных прямых, на кратчайшем расстоянии друг от друга (рис. 43). При произвольном взаимном расположении двух диполей наряду с притяжением или отталкиванием осуществляется разворот диполей относительно друг друга, который в конечном итоге приводит к одной из двух рассмотренных наиболее благоприятных ориентаций, соответствующих притяжению диполей. Поэтому между частицами, обладающими постоянными дипольными моментами, осупдествляется притяжение за счет так называемого ориентационного взаимодействия. При не слишком низких температурах энергия этого взаимодействия мала по сравнению с энергией теплового движения, и полной ориентации не происходит. [c.111]

Ядро (имеющее заряд и угловой момент) и постоянный магнит-еще два источника магнитного поля, которые удобно описывать в терминах магнитных диполей (рис. 5.5). Вектор ц, использовавшийся в предыдущих главах для обозначения ядерного магнетизма, совпадает с направлением диполя стрелка указывает воображаемый Северный полюс (С). Для наших целей вполне достаточно представлять себе взаимодействие ядер как усиление или ослабление одним ядром поля В , в точке расположения другого (рис. 5.6). Результат этого усиления или ослабления называется локальным полем иа ядре, создаваемым другими ядрами. Ориентация ядерных диполей определяется внешним полем, но их относительные положения зависят от положения молекулы в целом, поэтому локальное поле на ядрах одного типа неодинаково в различных молекулах. В аморфных стеклообразных растворах или в поликристал-лнческих порошках положения отдельных молекул можно считать фиксированными, ио их ориентации не одинаковы, что приводит к образованию целого диапазона резонансных частот и уширению линий. В монокристаллах, напротив, может быть только несколько или вообще одна относительная ориентация диполей, и диполь-дипольное взаимодействие непосредственно проявляется в спектре в виде расщепления линнй, величина которого зависит от ориентации кристалла в магнитном поле. Заметьте, что это прямое магнитное взаимодействие намного превышает обычное скалярное спин-спнновое взаимодействие, но довольно часто превышает н разность химических сдвигов ядер. В результате изменение резонансной частоты может составлять много килогерц. [c.153]

С.-с.в. электронов и ядер приводит к расщеплению зеемановских уровней и соответствующих линий спектра ЭПР-т. наз. сверхтонкое взаимодействие. Выделяют два осн. слагаемых диполь-дипольное С.-с.в. ядер и электронов и контактное взаимод. Ферми. Первое слагаемое аналогично по форме (1), но вместо одного из электронных спинов, напр. Лу, стоит спин ядра вместо Гу стоит расстояние между электроном г и ядром а, к множитель (д Ив) заменяется на ц = йеИв З.И). где ц -ядерный магнетон, з,-д-фактор для ядра а. Для атома диполь-дипольное С.-с.в. дает осн. вклад в гамильтониан при условии, что атом находится в любом состоянии (Р-, О-и т.д.), за. исключением 5-состояния (или, в одноэлектронном приближении,-за исключением тех состояний, в к-рых есть открытая оболочка, включающая л-орбиталь). При усреднении величин УЛ по всем положениям электронов получаются постоянные С.-с.в. [ , (постоянные сверхтонкого взаимод.), значения к-рых состмля-ют обычно иеск. десятков (до сотни) МГц (1 см = = 3-10 МГц). [c.403]

Дипольные моменты и эффекты растворителей. Когда все вещества, участвующие в стадии, определяющей скорость бимолекулярной реакции, переходят в раствор без заметного проявления донорных и акцепторных свойств и без какого-либо существенного дипольного взаимодействия, можно ожидать, что реакция будет протекать в растворе в два или три раза быстрее, чем в газовой фазе. Более сложная проблема возникает в случае, когда вещества имеют значительные дипольные моменты. В подобном случае свободная энергия перехода сильного диполя из среды с диэлектрической постоянной, равной единице, в среду с диэлектрической постоянной D оказалась, по Киоквуду [102], равной [c.405]

Различают два предельных типа химической связи — чисто ионную и чисто ковалентную,— учитывая, однако, что любая реальная связь может содержать примесь некоторого количества каждой из этих связей. Ионная связь определяется только электростатическими притяжением и отталкиванием, обусловленными электрическими зарядами, постоянными электрическими диполями и индуцированными диполями. Учитывая полуэмпирическпм способом вандерваальсово взаимодействие между заполненными электронными оболочками, можно полностью определить энергии связи в простых соединениях типа КаС1 как в кристаллическом состоянии, так и в газовой фазе [2]. Такие расчеты были проведены без учета ковалентности связи и без привлечения какой-либо квантовомеханической идеи, кроме предпосылки [c.52]

Диэлектрическая постоянная воды. Одним из наиболее важных свойств воды, которое необходимо рассмотреть в связи со свойствами растворов электролитов, является ее диэлектрическая постоянная. Как отмечалось выше, молекула воды имеет дипольный момент. Этого, естественно, можно было ожидать из нашего описания строения молекулы воды, содержащего представление олокализации положительных зарядов на одной стороне молекулы и отрицательных — на другой. Электрический диполь будет стремиться ориентироваться в электрическом поле таким образом, чтобы уменьшить энергию системы, и, кроме того, электронные оболочки молекул будут несколько деформированы благодаря взаимной поляризуемости. Предположим, что мы имеем два электрических заряда и е . Предположим, далее, что эти заряды удалены друг от друга настолько, что они взаимодействуют как точечные заряды. Если бы они находились в вакууме, [c.394]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология