Лондона межмолекулярного взаимодействия

Исследование природы химической связи и строения молекул развивалось параллельно с изучением строения атома. К началу двадцатых годов были разработаны основы электронной теории химической связи (Льюис, Коссель, Борн). Квантово-механическая теория ковалентной связи развита Гейтлером и Лондоном (1927). Тогда же получили развитие учение о полярной структуре молекул и теория межмолекулярного взаимодействия. [c.19]

К началу нашего столетия механико-статистическая теория и эксперимент были достаточно развиты для исследования межмолекулярных сил с помощью второго вириального коэффициента. Первая серьезная попытка в этом направлении была ч де-лана Кеезомом [16] в 1912 г. К сожалению, второй вириальный коэффициент мало зависит от формы потенциала межмолекулярного взаимодействия, и, кроме того, теория межмолекулярных сил к 1912 г. была развита очень слабо. В связи с этим попытка Кеезом а оказалась не такой успешной, как могло быть, если бы он уже в то время использовал более реальный потенциал. Современный период в развитии настоящего вопроса начался в 1924 г., когда Леннард-Джонс [17] предложил более близкий к действительности закон межмолекулярного взаимодействия. Используя достижения квантовой механики и особенно работы Лондона [18—20], Леннард-Джонс получил важные количественные результаты для описания межмолекулярного взаимодействия ряда простых газов [21, 22]. С тех пор были успешно разработаны многие частные вопросы, например учет квантовых эффектов, проделаны сложные вычисления, получены данные по транспортным свойствам газов и т. д., однако общее развитие проблемы продвинулось незначительно. [c.13]

Исследование природы химической связи и строения молекул развивалось параллельно с изучение. строения атома. К началу двадцатых годов текущего столетия Косселем и Льюисом были разработаны основы электронной теории химической связи. Гейтлером и Лондоном (1927) была развита квантовомеханическая теория химической связи. Тогда же получили развитие учение о полярной структуре молекул и теория межмолекулярного взаимодействия. Основываясь на крупнейших открытиях физики в области строения атомов и используя теоретические методы квантовой механики и статистической физики, а также новые экспериментальные методы, такие как рентгеновский анализ, спектроскопия, масс-спектроскопия, магнитные методы, метод меченых атомов и другие, физики и физи-ко-химики добились больших успехов в изучении строения молекул и кристаллов и в познании природы химической связи и законов, управляющих ею. [c.8]

При расчете статической (температурно-независимой) части Д 1 для достаточно толстых слоев требуется учитывать и так называемое электромагнитное запаздывание. Этот эффект вытекает из самой природы дисперсионных сил Лондона, которые определяют межмолекулярное взаимодействие. Для константы взаимодействия Ри двух одинаковых молекул Лондон получил выражение — a hv, где а — поляризуемость молекулы данного типа, а [c.169]

В случае неполярных молекул, например На, N2, или атомов благородных газов ориентационное и индукционное взаимодействия отсутствуют. Однако известно, что водород, азот и благородные газы сжижаются. Для объяснения этих фактов Лондон ввел понятие дисперсионных сил межмолекулярного взаимодействия. Эти силы действуют между любыми атомами и молекулами [c.128]

Повышенная сжимаемость жидкой воды при малых температурах, минимум объема, большая вязкость воды и малая теплопроводность качественно понятны в предположении большой деформируемости молекулы воды. Близкодействие (взаимодействие ближайших молекул в воде) определяется структурой молекулы Н2О, большими амплитудами колебаний атомов и особенно атома водорода. Им обусловлены не только ионные, но и ориентационные дефекты кристаллов льда и жидкой воды, которые определяют диэлектрические свойства Н2О. Близкодействие молекул в воде, проявляющиеся в больших амплитудах колебаний отдельных атомов, в свою очередь обусловливает большую анизотропную поляризуемость молекулы. В результате чего во взаимодействии молекул в воде и льдах существенную роль играет дисперсионное межмолекулярное взаимодействие типа Лондона, определяемое атомными колебаниями атомов молекулы Н2О. Дальнодействующие силы такого типа определяют исключительную однородность воды, на которую указывает аномально малое рассеяние водой видимого света [c.4]

Уместно вспомнить об одном обстоятельстве из истории развития теории химической связи и межмолекулярного взаимодействия. После первых расчетов энергии связи в молекулах с разными атомами (металл — металлоид) стало ясно, что эта величина мало чувствительна к принятой модели. Расчеты гетерополярных молекул с учетом или без учета поляризации, по модели твердых шаров или по любой модели, учитывающей отталкивание, почти всегда приводили к близким к эксперименту значениям энергии связи. Попытки вычислить энергию, например, водородной связи, основанные на разных моделях как электростатических, так и ковалентных, почти всегда давали вполне удовлетворительный результат. То же относится и к расчетам теплот адсорбции. Правильный порядок величины обеспечивается тем, что из эксперимента берутся две или три константы, а правильный характер всей потенциальной кривой постулирован заранее. Сама по себе полуэмпирическая потенциальная кривая, будь то кривая Леннард-Джонса или кривая, в которой коэффициент при берется по Лондону или каким-либо иным теоретическим способом, ничего не может сказать о природе сил адсорбции, так же как и кривая Морзе для двухатомной молекулы ничего не говорит о природе связи атомов в ней. [c.83]

Как уже говорилось, в первом приближении можно начать рассмотрение сольватации неэлектролитов с разделения на физическую и химическую составляющие. Если в растворе происходит образование комплексов типа менделеевских гидратов, то силы взаимодействия в таких гидратах, имеющие химическую природу, намного превосходят другие силы и дают наибольший вклад в энергию взаимодействия. Следующая по величине составляющая — водородная связь. В системах, где отсутствуют эти типы взаимодействия, сольватацию можно описать межмолекулярными взаимодействиями физического (электростатического) типа диполь-дипольное (включая деформационную и ориентационную поляризацию) и дисперсионное взаимодействия (за счет сил Лондона). Все это является предметом молекулярной теории растворов [38, 106]. [c.54]

Энергая межмолекулярного взаимодействия (Ем) — сложная функция многах переменных. Ее можно представить в виде алгебраической суммы энергай, характеризующих различные виды взаимодействия молекул Ем -Еу +Ец+Е] Еот, где Е ,Е ,Ед и Есп — соответственно энергии взаимодействия Кеезома, Дебая, Лондона и энергая отталкивания молекул. [c.98]

Во всех приведенных выше рассуждениях предполагалось, что выполняется закон Лондона, согласно которому энергия взаимодействия двух молекул уменьшается как шестая степень расстояния между ними. Полученные результаты легко применить и для более общего случая взаимодействия, обратно пропорционального т-й степени расстояния, с т>3 . Для т 3 полная энергия взаимодействия молекулы с полубесконечной фазой бесконечна как это имеет место для гравитационных сил (т = 1), и вопрос в принципе становится очень сложным. Для межмолекулярных сил т обычно велико (т>8), и подобных осложнений не возникает. При полном расчете всех взаимодействий следует учитывать и силы отталкивания, которые спадают с расстоянием еще быстрее— пропорционально девятой или более высокой степени. Если силы отталкивания обратно пропорциональны девятой степени расстояния, то вместо — р1(г/г нужно было бы использовать выражение а(А/г —Совершенно ясно, что для достаточно толстых слоев, для которых к велико по сравнению с межмолекулярными расстояниями в веществе, вклад этих сил в общую величину энергии будет ничтожен. После интегрирования а, ./г даст в выражении для Д 1 слагаемое, пропорциональное 1//1 , которым обычно можно пренебречь по сравнению со слагаемым, пропорциональным 1/71 . [c.168]

Пусть имеются два атома благородного газа. Если рассматривать статическое распределение зарядов в них, то эти атомы не должны влиять друг на друга. Но опыт и квантовая теория говорят о том, что в любых условиях (в том числе и при абсолютном нуле температуры) содержащиеся в атоме частицы находятся в непрерывном движении. В процессе движения электронов распределение зарядов внутри атомов становится несимметричным, в результате чего возникают мгновенные диполи. При сближении молекул движение этих мгновенных-диполей перестает быть независимым, что и вызывает притяжение. Взаимодействие мгновенных диполей — вот третий источник межмолекулярного притяжения. Этот эффект, имеющий квантовомеханический характер, получил название дисперсионного эффекта, так как колебания электрических зарядов вызывают и дисперсию света — различное преломление лучей света, имеющих различную длину волны. Теория дисперсионного взаимодействия была разработана Лондоном в 1930 г. Из изложенного следует, что дисперсионные силы действуют между частицами любого вещества. Их энергия приближенно выражается уравнением [c.241]

Межмолекулярное притяжение не исчерпывается ориентационными и индукционными взаимодействиями. Известно большое количество веществ, таких, как, например, благородные газы, молекулы которых неполярны и относительно мало поляризуются. И тем не менее эти вещества получены как в жидком, так и в твердом состояниях. Возникновение при этом взаимодействий было впервые объяснено Ф. Лондоном. Он показал, что электростатическое отталкивание между электронами двух каких-либо атомов или молекул уменьшается, если движение электронов происходит таким образом, что они все время оказываются максимально удаленными друг от друга. При таком согласованном движении электронов каждый из атомов [c.66]

Все составляющие межмолекулярных сил притяжения обратно пропорциональны расстоянию в шестой степени между взаимодействующими частицами. На малых расстояниях между молекулами, когда электростатическое отталкивание их ядер и электронов становится больше взаимного притяжения, проявляется действие сил отталкивания. На существование этих сил указывают многие факты, Б частности малая сжимаемость жидкостей и твердых тел. Лондон [c.67]

Межмолекулярное притяжение не исчерпывается ориентационными и индукционными взаимодействиями. Известно большое число веществ, таких, как, например, благородные газы, молекулы которых неполярны и относительно мало поляризуются. И тем не менее эти вещества получены как в жидком, так и в твердом состояниях. Возникновение при этом взаимодействий было впервые объяснено Ф. Лондоном. Он показал, что электростатическое отталкивание между электронами двух каких-либо атомов или молекул уменьшается, если движение электронов происходит таКим образом, что они все время оказываются максимально удаленными друг от друга. При таком согласованном движении электронов каждый из атомов можно рассматривать как мгновенный электрический диполь, положительный полюс которого расположен в ядре атома, а отрицательный — в точке нахождения данного электрона. При согласованном движении электронов такие мгновенные диполи ориентируются друг к другу противоположно заряженными концами, в результате чего происходит их электростатическое притяжение. [c.57]

Поскольку все молекулы содержат колеблющиеся электроны, постольку между ними всегда действуют силы притяжения, изменяющиеся обратно пропорционально шестой степени межмолекулярного расстояния. Этот результат, полученный Лондоном [7], широко используется в физической химии. Его можно легко сопоставить с опытом, поскольку экспериментальные данные по скрытым теплотам исиарения дают падежные сведения о зависимости потенциальной энергии молекул от межмолекулярных расстояний, а данные по дисперсии света дают значения поляризуемости молекул а и частоты электрических колебаний v (см. гл. IX). Межмолекулярные силы, вызванные связью квантованных электрических осцилляторов, изменяются обратно пропорционально седьмой степени расстояния эти силы часто называются лондоновскими или дисперсионными силами. Вольно и менее точно их называют силами Ван-дер-Ваальса главным образом потому, что они дают объяснение сил притяжения, действующих между неполярными газовыми молекулами. Однако следует учесть, что в уравнении состояния Ван-дер-Ваальса принимается, что силы взаимодействия молекул изменяются обратно пропорционально четвертой степени межмолекулярного расстояния. [c.169]

Взаимодействие частиц определяется действием нескольких сил. Это силы межмолекулярного притяжения Ван-дер-Ваальса—Лондона, постоянных электрических диполей, индуцированных диполей, обусловленных поляризацией двойных ионных слоев, а также силы ионно-электростатического взаимодействия. [c.192]

Представления о природе адсорбционных сил следовали, таким образом, за разработкой теории вандерваальсовых сил, которая развивалась, в свою очередь, вслед за теорией строения вещества. Теория Бора привела к представлениям Кизома и Дебая о дипольных составляющих межмолекулярного взаимодействия, квантовая механика — к теории дисперсионной составляющей (Лондон). [c.132]

При больших расстояниях между молекулами, когда обобществление электронов еще не происходит, движение электронов в молекулах все-таки до известной степени взаимосвязано. Электроны молекулы с как бы отталкиваются от электронов молекулы й или избегают их. Эта корреляция движений электронов является еще одной причиной возникновения межмолекулярных взаимодействий. Теория таких взаимодействий впервые была развита Ф. Лондоном в 1930 г. Рассмотренный им вид вандерваальсовых сил Ф. Лондон назвал дисперсионными силами. В настоящее время распространен термин лондоновские силы. [c.24]

Таким образом, пренебрежение атомным строением базисных плоскостей графита (приближение Крауэлла) при суммировании атом-атомного потенциала межмолекулярного взаимодействия слабо сказывается на рассчитанных значениях константы К для адсорбции одноатомных молекул на базисной грани графита. Пренебрежение же слоистым строением графита (приближение Лондона) приводит к сильно заниженным значениям этой константы. Поэтому суммирование атом-атомных потенциалов необходимо производить с учетом слоистого строения решетки графита. [c.288]

Чтобы понять связь физических свойств веществ с их строением, необходимо знать природу сил, действующих между молекулами. До сих пор не существует строгой теории межмолекулярных сил. Суть современных теорий сводится к тому, что выявлены три наиболее вероятные причины, обусловливающие межмолекулярное взаимодействие иеионогенных соединений (вандерваальсовысилы) — взаимодействие постоянных диполей (ориентационные силы Кеезома) взаимодействие наведенных диполей (индукционные силы Дебая) взаимодействие мгновенных диполей, образованных благодаря определенному положению электронов в молекуле (дисперсионные силы Лондона). К этим трем видам сил можно добавить силы слабого химического взаимодействия типа водородных связей и слабых комплексоподобных взаимодействий. Иногда водородные связи не выделяют из ориентационных сил, отмечая их одинаковую природу. Мелвин-Хьюз относит к межмолекулярным силам взаимодействие между ионами, хотя в равной степени их можно отнести к внутримолекулярным связям. [c.8]

Энергию взаимодействия коллоидных частиц можно представить состоящей из двух слагаемых межмолекулярного взаимодействия (Ван-дер-Ваальса—Лондона) 1]т и ионно-электростатиче-ского взаимодействия 7,. Теории межмолекулярного взаимодействия в микроскопическом [37] и макроскопическом [38] вариантах дают выражение для энергии 11 притяжения двух одинаковых сфер радиуса а [c.192]

По природе образования диполей различают следующие три типа сил притяжения ориентационные (Кизома), индукционные (Дебая) и дисперсионные (Лондона) [1-7]. Эти силы во многих случаях при взаимном притяжении молекул действуют одновременно, причем значение каждой из сил различно для разных молекул. Рассмотрим подробнее характер сил межмолекулярного взаимодействия. [c.15]

Работы посвящены спектроскопии, квантовой механике, физике низких т-р, теории сверхпроводимости и сверхтекучести в жидком гелии. Совм. с В. Г. Гайтлером разработал (1927) квантово-механический метод приближенного расчета длины и энергии связи в молекуле водорода (метод Гайтлера— Лондона), чем было положено начало квантовой химии. Предложил (1928) квантово-механическую теорию элементарного акта хим. р-ции. Развил (1930, совм, с Р. Айзеншитцом) теорию дисперсионных межмолекулярных взаимодействий. [c.274]

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]

Константа межмолекулярного притяжения 0 в общем случае включает три составляющих, описывающих соответственно взаимодействие двух постоянных диполей (диполь-дипольпое ориентационное взаимодействие), диполя с неполярной молекулой (индукционное взаимодействие) и так называемое дисперсионное взаимодействие двух неполярных молекул по Лондону [c.26]

Введение чужих молекул в любые жидкости должно сопровождаться нарушением синхронизации колебаний электронов в атомах, определяющих дисперсионное взаимодействие Лондона. Однако радиус действия сил Лондона определяется величиной обратно пропорциональной шестой степени межмолекулярного расстояния и сравнительно невелик. В связи с этим существенные нарушения структуры растворителя будут иметь место, когда средние расстояния между молекулами растворяемого вещества будут порядка радиуса действия сил Ван-дер-Ваальса. При этих расстояниях, однако, сами растворенные молекулы уже начинают взаимодействовать друг с другом, так как радиусы Ван-дер-Ваальса для разных неполярных молекул мало отличаются друг от друга по порядку величины. Таким образом, в таких растворах нарушение дисперсионного взаимодействия растворителя растворенными молекулами и установление дисперсионого взаимодействия растворенных молекул между собой через растворитель как среду осуществляются приблизительно при одних и тех же концентрациях молекул. [c.92]

Электронейтральная ковалентная связь не вызывает сильных электростатических сил, поэтому взаимодействие между отдельными молекулами незначительно. С другой стороны, поляризуемость гомеополярной связи ) относительно велика, и поэтому преобладают зависящие от поляризации межмолекулярные силы (силы Ван дер Ваальса — Лондона, силы дисперсии см. об этом в учебниках по физической химии). Органические вещества, в которых сцепление молекул осуществляется в общем за счет атомных связей, кристаллизуются в такие молекулярные решетки, энергия которых значительно меньше энергии ионных решеток. Поэтому точки плавления, кипения и сублимации у типично органических веществ значительно ниже, чем у типично неорганических соединений. Вследствие своей относительно высокой поляризуемости органические растворители вступают с молекулярными решетками в более сильное взаимодействие, чем, к примеру, сильно полярная, но слабо поляризуемая вода, поэтому органические вещества растворяются преимущественно органическими растворителями similia similibus solvuntur) ). У типично неорганических соединений, кристаллизующихся в ионных решетках, все происходит как раз наоборот. [c.118]

Взаимодействия между растворителем и растворенным веществом в такого типа растворах во многих случаях могут быть описаны просто в терминах сил Ван-дер-Ваальса. Соответствующий общий потенциал W может быть выражен с помощью уравнения Леннарда-Джонса W = A R — B/R , где Я — межмолекулярное расстояние, А и В - константы отталкивания и притяжения соответственно. А включает силы отталкивания Кулона и Паули, а В учитывает влияние сил притяжения Кисома, Дебая и Лондона. [c.9]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология