Диполь и индуцированный диполь взаимодействие

Рассмотрим заряженное электронное облако сферического атома, заданное средним по времени движением его электронов вокруг ядра. Усредненное движение электронов вокруг ядра сферически симметрично, однако в любой момент времени в какой-то области может произойти кратковременное скопление отрицательных зарядов, в результате чего образуется мгновенный дипольный момент атома. Этот мгновенный диполь индуцирует соответствующие дипольные моменты в соседних атомах, между которыми и происходит мгновенное взаимодействие. Мгновенный диполь любого атома при усреднении по времени обращается в нуль, а средняя энергия взаимодействия отлична от нуля, так как мгновенные и индуцируемые диполи находятся в одной фазе, или, другими словами, связаны друг с другом. Средняя энергия взаимодействия мгновенных диполей уменьшается с расстоянием по закону т. е. так же, как и энергия, обусловленная взаимодействием постоянного и индуцированного диполей в соответст- [c.199]

При простейшей трактовке [15] можно представить следующую картину происхождения этих сил. Рассмотрим в молекуле какой-нибудь один электрон. Вследствие того что он движется в среднем на некотором конечном расстоянии от ядра, в молекуле в каждый данный момент времени возникает диполь, который в случае электрически симметричной молекулы в среднем равен нулю. Однако этот мгновенный диполь индуцирует диполь в другой молекуле. Такое же действие оказывают все другие электроны. Взаимодействие между мгновенными диполями (мультиполями) молекул а и Ь а приводит к их притяжению. [c.50]

Притяжение между диполем и легко поляризуемой молекулой, ие имеющей постоянного диполя, понять не трудно, поскольку диполи образуют поле, поляризующее деформируемого партнера, в котором индуцируется слабый диполь. Индуцированные диполем взаимодействия изображены на рис. 7.3. [c.160]

Поверхность целлюлозного волокна независимо от того, является ли оно хлопчатобумажным или вискозным, в основном гидроксилирована, и это дает диполь-ную поверхность, притяжение которой вносит свой вклад в адгезию. НК имеет поляризуемую молекулу поэтому притяжение между ним и целлюлозой представляет собой сумму взаимодействия диполь-индуцированный диполь и сил вторичного электрического поля, причем первые больше по величине. Все ткани, представляющие практический интерес, имеют поверхности с ориентированными диполями при этом, например, в полиамиде (найлоне) эффективная поверхностная концентрация диполей уменьшена водородным связыванием между соседними молекулами. Поэтому все подобные ткани индуцируют дипольный момент в НК, и специфическая адгезия между молекулами каучука, с одной стороны, и ткани — с другой, зависит от взаимодействия диполь-индуцированный диполь. [c.63]

Под действием внешнего электрического поля молекула поляризуется, т. е. в ней происходит перераспределение зарядов, и молекула приобретает новое значение электрического момента диполя. При этом неполярные молекулы могут превратиться в полярные, а полярные становятся еще более полярными. Иначе говоря, под действием внешнего электрического поля в молекулах индуцируется диполь, называемый наведенным или индуцированным. В отличие от постоянных и мгновенных наведенные (индуцированные) диполи существуют лишь при действии внешнего электрического поля. После прекращения действия поля наведенные диполи исчезают. Полярностью и поляризуемостью молекул обусловлено меж-молекулярное взаимодействие. [c.86]

Индукционное взаимодействие молекул осуществляется за счет их индуцированных диполей. Допустим, что встречаются полярная и неполярная молекулы. Под действием полярной молекулы неполярная молекула деформируется и-в ней возникает (индуцируется) диполь. Индуцированный диполь притягивается к постоянному диполю полярной молекулы. Индуцированный диполь в свою очередь усиливает электрический момент диполя полярной молекулы. [c.90]

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]

Природа дисперсионного взаимодействия двух неполярных молекул с позиций квантовой механики заключается в том, что случайные флуктуации электрического поля молекулы приводят к появлению переменного диполя, способного индуцировать диполи в соседних молекулах. Существенной особенностью дисперсионных сил притяжения в отличие от ориентационных и индукционных является их аддитивность в отношении парных взаимодействий молекул. Согласно микроскопическому подходу, развитому Г. Гамакером [25], при определенных допущениях расчет энергии дисперсионного притяжения ( д) произво- [c.17]

При индукционном взаимодействии в неполярной молекуле, характеризующейся нулевым значением постоянного дипольного момента, электрическое поле полярной молекулы может индуцировать диполь с моментом, не равным нулю. При этом неполярная молекула становится индукционно-полярной и между ними возникает индуцированное взаимодействие. Чем выше поляризуемость молекулы а, тем больше величина возникающего индуцированного момента. Индуцирование неполярной молекулы зависит от напряженности электрического поля полярной молекулы, а поэтому энергия Еут этого взаимодействия не зависит от температуры [c.9]

Дисперсионные силы (силы Лондона) — единственный источник энергии взаимодействия при растворении неполярных соединений в неполярных же растворителях, хотя они проявляются и в других случаях растворения. Обусловлены эти силы тем, что неполярные молекулы обладают виртуальными диполями, индуцирующими у других неполярных молекул диполи такого же рода. [c.170]

Если полярная и неполярная молекулы приходят в соприкосновение, то под влиянием полярной молекулы неполярная поляризуется и в ней возникает (индуцируется) диполь. Индуцированный диполь притягивается к постоянному диполю полярной молекулы. Такое взаимодействие называется индукционным. [c.85]

Межмолекулярное взаимодействие возможно и между неполярными молекулами. Благодаря непрерывному движению электронов в любом атоме центры положительного и отрицательного зарядов не. .. н возникает диполь. Хотя направление этого диполя быстро. .. во времени, мгновенный диполь одного атома индуцирует диполи в соседних частицах. Взаимодействие между мгновенным и поверхностными диполями называется дисперсионным эффектом. [c.244]

Индукционное взаимодействие осуществляется между полярной и неполярной молекулами. Под влиянием электростатического поля полярной молекулы в неполярной молекуле наводится (индуцируется) временный дипольный момент, а затем обе молекулы взаимодействуют как диполи. Энергия индукционного взаимодействия не зависит от температуры. Она возрастает с увеличением поляризуемости молекул. [c.112]

Постоянный дипольный мо мент [1 одной молекулы может индуцировать дипольный момент в соседней молекуле. Индуцированный дипольный момент всегда направлен в сторону индуцирующего диполя. Таким образо М, между двумя молекулами возникает притяжение, сила которого не зависит от температуры. Индуцированный дипольный момент тем больше, чем выше поляризуемость а неполярной молекулы, испытывающей влияние постоянного диполя. Энергия взаимодействия, усредненная по всем возможным ориентациям постоянного диполя, описывается уравнением [32] [c.33]

Вследствие непрерывного движения электронов нейтральные атомы и молекулы также следует рассматривать как быстро изменяющиеся во времени диполи, которые синхронно индуцируют в соседнем атоме дипольный момент (взаимодействие индуцированный диполь — индуцированный диполь). Возникающие при этом силы вызывают только притяжение и не зависят от температуры. Квантовомеханический приближенный расчет энергии дисперсионного взаимодействия двух молекул с поляризуемостями [ и ог и энергиями ионизации ir и приводит к формуле [c.426]

Когда две подобные квадрупольные молекулы индуцируют диполи друг в друге, энергия взаимодействия их дается выражением [c.255]

Индукционные силы действуют между постоянным диполем молекулы одного вещества и индуцированным диполем молекулы другого вещества. В частности, диполи индуцируются у непредельных и ароматических углеводородов. Хотя энергия индукционного взаимодействия невелика и составляет лишь 5— 10% от энергии дисперсионного взаимодействия, этого (часто в сочетании со специфическими видами взаимодействия) бывает достаточно, чтобы обеспечить необходимое хроматографическое разделение. [c.20]

Следовательно, должен быть третий эффект, который определяет вандерваальсовы силы притяжения. Этот эффект должен быть применим, в частности, к атомам и неполярным молеку-лам, а также, конечно, и к полярным молекулам см. выше (а) и (б)]. Лондон (1930) объяснил этот эффект следующим образом в соответствии с современными теориями атомно-молеку-лярного строения все частицы обладают энергией при абсолютном нуле, т. е. определенным количеством энергии, которая сохраняется даже при самой низкой возможной температуре (разд. 6.6). Это в свою очередь требует, чтобы орбитальные электроны постоянно находились в состоянии движения относительно ядра, так что в любом атоме центры положительного и отрицательного зарядов не совпадают и возникает диполь. Направление этого диполя (векторная величина) быстро меняется в зависимости от осцилляции орбитальных электронов, и в среднем для очень большого числа атомов, имеющегося в любом данном образце, предпочтительного направления разделения зарядов не будет, и поэтому результирующий общий диполь будет равен нулю. Однако электрическое поле временного диполя каждого атома может индуцировать диполь в соседнем атоме, и эти диполи могут затем взаимодействовать, как и в случае эффекта Дебая, давая энергию Лондона [c.102]

Аналогично, постоянный диполь может индуцировать ди-польное распределение зарядов в неполярной молекуле (рис. 7.5, а). Затем постоянный и наведенный диполи взаимодействуют энергия притяжения между ними энергия Дебая) определяется выражением [c.178]

Взаимодействие мгновенный диполь-наведенный диполь. В результате кратковременного неравновесного распределения электронов в неполярных частицах могут возникать мгновенные диполи, способные индуцировать диполи в других неполярных частицах. Это явление можно описать также синхронизацией движения электронов в двух неполярных молекулах, при которой отталкивание электрон-электрон будет минимальным, а притя- [c.178]

Индукционный эффект представляет собой энергию взаимодействия заряженного конца диполя с индуцированным диполем, наведенным в симметричной молекуле. Энергия взаимодействия индуцирующего диполя с индуцированным диполем молекулы, имеющей поляризуемость а.2. [c.7]

Вещества, молекулы которых характеризуются ковалентной неполярной связью, могут в твердом состоянии образовывать молекулярные и атомные кристаллические решетки. В молекулярных решетках наблюдается очень слабое межмолекулярное взаимодействие. В узлах кристаллической решетки молекулы удерживаются за счет образования в них мгновенных и наведенных диполей. Разделение центров тяжести отрицательных и положительных зарядов в молекуле происходит вследствие вращения пары электронов и расположения ее в какой-то момент времени за одним из ядер. Такое состояние в молекуле наблюдается очень малое время. Поэтому такой диполь носит название мгновенного. Однако этого времени бывает достаточно для того, чтобы индуцировать диполь на другой молекуле. Силы, связывающие молекулы за счет образования мгновенных и наведенных диполей, часто называют ван-дер-ваальсовыми. В общем случае к ван-дер-ваальсовым силам относят любые силы межмолекулярного взаимодействия диполь-дипольного, ориентационного, дисперсионного и т. п. Ван-дер-ваальсовы силы являются очень слабыми, вследствие чего кристаллическую решетку легко разрушить незначительным нагреванием. Все вещества, имеющие молекулярные кристаллические решетки, обладают низкими [c.45]

Кизом рассматривал молекулы как жесткие диполи, т. е. он принимал, что распределение зарядов в молекуле не изменяется под влиянием других молекул, находящихся поблизости. Однако в действительности распределение заряда в молекуле нарушается в присутствии другого заряженного тела молекула как говорят, становится поляризованной. Это является одним из примеров явления индукции. Давно пз-вестен факт, что если электрический заряд приближается к проводнику, то на прилежащей стороне проводника индуцируется заряд противоположного знака, а заряд того же знака индуцируется на противоположной стороне. Аналогичным образом положительный конец диполя смещает электрические заряды в соседней молекуле, вызывая появление отрицательного заряда на ближахгшей ее стороне и положительного заряда на противоположной стороне другими словами, в другой молекуле индуцируется диполь. Взаимодействие между индуцирующим и индуцированным диполем всегда дает притяжение. Это составляет индукционный эффект Дебая. [c.253]

Электростатическое взаимодействие мо.текулы растворенного вещества, имеющей дипольный мо.мент Hg и поляризуемость а , с окружающими молекулами растворителя приводит к уменыпе-пию свободной энергии системы Wg. Если электростатическое взаимодействие прибли/кепно представить как диполь-индуциро-ванпое взаимодействие, то можно получить [c.181]

Дисперсионные взаимодействия. Это — взаимодействия мгновенных диполей. Система, содержащая разноименные заряды, может испытывать колебания, иметь переменный дипольный момент. В каждый момент времени такой диполь индуцирует диполи в окружающих молекулах. Взаимодействие взаимноиндуцированных диполей и является основой дисперсионных взаимодействий. [c.42]

Очевидно, что характер связей молекул компонентов, входящих в такие соединения, в разных случаях различен. Так. в комплексе тринитробензол—нафтиламин [СвНз(М02)з СюН,ЫН21 диполь группы N 2 индуцирует диполь в ароматическом ядре амина и оба диполя притягиваются (индукционное взаимодействие). В той же системе, по-видимому, имеется и ориентационное взаимодействие постоянных диполей нитро- и аминогруппы [СвНз(М02)я-ЫНа СюН,]. Прочность соединений таких типов, естественно, различна. [c.164]

При взаимодействии макроскопических тел в конденсированной среде аддитивное приближение оказывается менее удовлетворительным, чем при взаимодействии в вакууме. Флуктуация заряда в объеме одного из тел индуцирует дипольные моменты не только у молекул другого тела, но и у молекул находящейся в зазоре жидкости. В свою очередь,индуцированные диполи второго тела взаимодействуют не только с первичными диполями первого тела, но и с индуцированными диполями жидкой среды, находящейся между ними [186]. В результате возникает необходимость учета влияния среды на межчастичное взаимодействие в дисперсных системах, в частности, на распространение ловдоновского поля между элементами макроскопических тел и учет конечности величины притяжения частиц средой [187]. Наличие жидкой среды уменьшает силы взаимодействия между частицами, которые в этом случае даже при сравнительно больших R не всегда являются только дисперсионными[188]. Так, резонансная энергия должна вносить существенный вклад в суммарную энергию межчастичного взаимодействия в жидкой среде, особенно если она представлена аромати- [c.99]

Рассмотрим систему, состоящую из ядра и движущихся электронов. В любой момент времени вследствие несовпадения центров тяжести электронного облака и ядра такая система представляет собой мгновенный диполь. Число таких мгновенных диполей равно числу электронов системы. Направление диполей соответственно движению электронов непрерывно меняется. Электрическое поле мгновенных диполей атомов и молекул индуцирует мгновенные диполи Б соседних частицах. Каждый из диполей будет влиять на ориентацию подобных мгновенных диполей, возникающих в близлежащих молекулах. Движение всех мгновенных диполей системы перестает быть независимым и становится синхронным. Их появление и исчезновение в разных молекулах происходит в такт друг другу. В результате соседние частицы испытывают притяжение друг к другу, а энергия системы понижается. Энергию дисперсионного взаимодействия можно рассчитать приближенно по формуле лисм = - (Зa2Лvo/4л6) = (С//-6), (У.4) [c.135]

Квантовомеханическое рассмотрение вращательных переходов показывает, что молекула имеет чисто вращательный спектр только в том случае, когда она обладает постоянным дипольным моментом. Это может быть обусловлено тем, что вращающийся диполь индуцирует осциллирующее электрическое поле, которое взаимодействует с осциллирующим электрическим полем излучения. Поскольку гомоядерные двухатомные молекулы, такие, как Hj и N2, не имеют дипольных моментов, они не взаимодействуют с электромагнитным полем и, таким образом, не дают чисто вращательных спектров в отличие от молекул НС1 и H3 I, которые имеют дипольные моменты. Ориентация вектора дипольного момента в молекуле должна быть неизменной при любой операции симметрии этой молекулы, поэтому в каждом из элементов симметрии должен содержаться вектор. Только молекулы, принадлежащие точечным группам С , и С , могут пметь дипольные моменты (разд. 13.10). [c.460]

Облучение эфиров коричной кислоты индуцирует транс-цис-изомеризацию, димеризацию и расщепление сложноэфирной связи. В данном случае последнему превращению подвергается менее 5% исходного циннамата. Как и можно было предполагать, повышение начальной концентрации циннамата способствует димеризации и не благоприятствует изомеризации. При транс— г ыс-изомеризации окружающие молекулы растворителя претерпевают лишь небольшие возмущения, поэтому изомеризация протекает практически с одной и той же скоростью в изотропной, смектической и твердой фазах -бутилстеарата. Напротив, региоселективность фотохимической реакции [2-[-2]циклоприсо-единения в очень большой степени зависит от природы фазы. В продуктах обсуждаемой реакции из многих возможных димеров обнаружены только два стереоизомера, изображенные на схеме (5.165). Как оказалось, в смектической и твердой фазах доминирует димеризация по типу голова к хвосту. Этот эффект можно объяснить, допустив, что в мезофазе молекулы циннамата реагируют друг с другом не только за счет эффектов растворителя, но и за счет диполь-дипольных взаимодействий. Последние приводят к парным антипараллельным ассоциатам молекул циннамата, которые располагаются между окружающими их молекулами растворителя. Облучение таких антипараллельных ассоциатов преимущественно приводит к димерам типа голова к хвосту. Резюмируя, можно сказать, что региоселективность фотодимеризации -октадецил-тра с-циннамата контролируется двумя факторами — ориентацией молекул циннамата под влиянием упорядоченной структуры растворителя и диполь-дишль-ными взаимодействиями между молекулами циннамата [731]. [c.381]

По.мимо этого, на каладую молекулу будет влиять поле соседней молекулы, что приведет к деформации электронных облаков молекулы н появлению у нее индуцированного диполя, причем под влиянием по.ля полярной молекулы диполь индуцируется даже в неполярной молекуле. В результате дополнительно возникают индукционные силы межмолекулярного взаимодействия. [c.127]

Дисперсионные силы имеют квантово-механический характер. Как следует из современных теорий строения атома, всякий электрон движется с определенной энергией, значение которой колеблется около некоторого среднего значения (т. е. флуктуирует). В результате этих колебаний электрон может на короткое время перескочить на более далекую от ядра оболочку. Если до флуктуации центры тяжести положительных и отрицательных зарядов совпадали (т. е. атомы или молекулы не имели дипольного момента), то после перескока электрона появится мгновенный диполь. Он может или индуцировать диполь в каком-либо соседнем атоме, или взаимодействовать с другим мгновенным диполем, появив- Рис. 10. [c.39]

Силы Ван-дер-Ваальса — относительно слабые, они действуют между насыщенными молекулами и отдельными атомами, не имеющими свободных валентных связей, не являющимися жесткими диполями и не содержащими перманентных диполей. Они действуют между атомами инертных газов Не, Ке, Аг, Хе, Кг, молекулами трудно сжимаемых газов На, Оа, СО и СН и между всеш неполярными органическими молекулами в жидкостях и твердых телах. Харкинс предложил приводимое ниже объяснение природы сил Ван-дер-Ваальса, позволяющее понимать их характер. На относительно больших расстояниях для больших промежутков времени молекулы взаимодействуют друг с другом так, как если бы они были симметричны, но мгновенно и на меньших расстояниях взаимодействовали как диполи за счет перманентно возникаюш 1х недостатков симметрии в электронной системе. Такой атомный диполь индуцирует поляризацию в смежном атоме. Таким образом, силы Ван-дер-Ваальса можно считать в значительной мере высокочастотными. Степень поляризации зависит от устойчивости дипольного момента первого атома, поляризируемости второго, обратно пропорциональна кубу расстояния и углу между дипольной осью и линией между атомами. Индуцированный диполь действует на первоначальный диполь, и общий эффект будет силой притяжения, которая изменяется в зависимости от поляризуемости второго атома, квадрата дипольного момента первого атома и седьмой степени расстояния. Эти соотношения могут быть выражены следующим образом [c.90]

Теория такого рода взаимодействия была дана Лондоном [10—12], исходивщим из положений квантовой механики. Согласно этой теории, при непрерывном движении орбитальных электронов относительно ядра атомов, молекул может иметь место временное смещение некоторых электронных орбит, обусловливающее флуктуации плотности электронного облака. Вследствие этого в атоме центры положительного и отрицательного зарядов не совпадают и возникает диполь, направление которого (векторная величина) быстро меняется в зависимости от осцилляции орбитальных электронов. Каждый такой диполь неизбежно будет влиять своим зарядом на ориентацию себе подобного временного диполя или индуцировать диполь в соседнем атоме. Сила притяжения между такими кратковременными диполями [c.16]

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]

Как мы видели, член энергии притяжения, выраженный уравнением (16), возник из рассмотрения флюктуирующих диполей, которыми обладают даже неполярные молекулы. Однако, кроме этих флюктуирующих диполей, молекула обладает также флюктуирующими квадруполями. Они индуцируют диполи в соседних молекулах, и энергия взаимодействия между флюктуирующим квадруполем и индуцированным диполем дается выражением [c.262]

Полярные молекулы обладают постоянной во времени асимметрией распределения электрического заряда у них имеются дипольные моменты. Если молекула обладает дипольным моментом, то она может индуцировать диполи у соседних молекул (подобно тому, как лондоновские силы обусловлены индуцированной асимметрией заряда), а постоянные диполи могут непосредственно взаимодействовать друг с другом, выстраиваясь в цепочку. На рис. 15.15 схематически изображены природа и величина лондоновских сил, сил между индуцированными диполями, а также сил диполь-дниольного взаимодействия. [c.466]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология