Энергия взаимодействия движений в молекуле

По мере уменьшения температуры кинетическая энергия поступательного движения молекул газа падает и при некоторой температуре она уже оказывается не в состоянии преодолеть силы межмоле-кулярных нековалентных взаимодействий и молекулы собираются вместе, образуя жидкость. Если между частицами жидкости действуют только вандерваальсовы силы, которые в некотором грубом приближении можно рассматривать как ненаправленные, то взаимное расположение молекул не играет существенной роли, и они сохраняют возможность перемещения относительно друг друга, что является основной характеристикой жидкого состояния. Если между молекулами жидкости могут образовываться водородные связи, то некоторое число молекул оказывается объединенным в ассоциаты, в пределах которых молекулы определенным образом ориентированы. Однако размеры этих ассоциатов, как правило, невелики, и они могут достаточно свободно перемещаться один относительно другого. Отдельные молекулы могут сравнительно легко выходить из состава одного ассоциата и переходить в другой. Таким образом, основная характеристика жидкости, а именно способность ее молекул перемещаться относительно друг друга без отрыва от основной массы вещества, сохраняется и в этом случае. [c.112]

Вычисление энтропии и других термодинамических функций являете для газов значительно более сложным, чем для твердых тел. Это объясняется прежде всего тем, что в теории твердых тел часто бывает можно ограничиться учетом одной только энергии колебаний, тогда как в теории газов (даже идеальных газов, когда мы пренебрегаем взаимодействием частиц) приходится учитывать по меньшей мере четыре вида энергии 1) энергию-поступательного движения молекул (поступательное движение имеет три степени свободы) 2) энергию вращения молекулы (ротационную энергию) здесь число степеней свободы зависит от формы молекулы для шарообразных атомом можно игнорировать эту часть энергии гантельные молекулы имеют две степени свободы вращения молекулы несимметричной формы обладают тремя степенями свободы соответственно трем осям вращения 3) энергию колебания ядер атомов друг относительно друга (вибрационную энергию) 4) энергию электронную, т. е. энергию состояния электронной оболочки молекулы. Конечно, учет электронной энергии молекул важен только при тех достаточно высоких температурах, когда имеет место оптическое возбуждение молекул. [c.156]

Таким образом, при описании фазовых переходов в газовых смесях необходим учет энергии взаимодействия между молекулами пара и конденсата при выполнении условия насыщенности конденсирующейся смеси и проявления в ней ван-дер-вааль-совых сил и водородных связей. Уравнения состояния, построенные с учетом ассоциации, описывают процессы в газах с большой точностью. Это объясняется тем, что присутствие молекулярных комплексов является одной из причин отклонения в поведении реальных газов по сравнению с идеальным газом. При сложных столкновениях может случиться, что молекулы после соударения не смогут преодолеть силы притяжения и будут двигаться совместно. Образующиеся комплексы могут быть достаточно устойчивыми и продолжают дальнейшее движение уже за счет собственной кинетической энергии. [c.101]

На отрезке — к молекулы А и В не взаимодействуют между собой, поэтому Е, Е% и Ег остаются постоянными. В момент и молекулы подходят на расстояния, на которых начинают проявляться межмолеку-лярные силы притяжения Ван-дер-Ваальса (3-5- 10 1 м). На этих расстояниях интегралы перекрывания МО практически равны нулю. Энергетическое возмущение электронов невелико. При дальнейшем сближении молекул происходит перекрывание МО. Если на МО находятся по два электрона, между ними возникают силы отталкивания, обусловленные принципом Паули. Дальнейшее сближение молекул приводит к изменению расположения ядер и электронной плотности в молекулах. При сближении молекул А и В, когда силы притяжения между молекулами преобладают над силами отталкивания, внутренняя энергия понижается, энергия поступательного движения молекул возрастает. Когда начинают преобладать силы отталкивания, а молекулы А и В в силу инерции продолжают сближаться, кинетическая энергия 2 поступательного движения молекул по линии, соединяющей их центры, уменьшается, внутренняя энергия Ез возрастает. На рис. 186 кривая 1 отражает изменение Е-1 и Еъ при чисто упругом столкновении кривая 2 — столкновение, при котором доля кинетической энергии поступательного движения, переходящая во внутреннюю энергию, невелика, и молекулы разлетаются с незначительно повышенной внутренней энергией кривая 5 характеризует изменение внутренней энергии при столкновениях, когда происходит значительное увеличение внутренней энергии Ел. Вероятность таких столкновений невелика. При столкновениях, заканчивающихся значительным увеличением внутренней энергии, расположение ядер атомов и распределение электронной плотности в молекулах А и В существенно меняется. Когда внутренняя энергия реагирующих молекул достигает максимума (интервал Д/), рас-. [c.560]

Зависимость (212.2) может быть представлена графически в трехмерном пространстве или в виде изоэнергетических линий в двухмерной системе координат п и гг. Расчет энергии такой системы, состоящей из 3 ядер и 3 электронов, был сделан методом МО ССП с расширенным базисом. На рис. 188 приведены результаты одного из таких расчетов. Изоэнергетические линии системы вычерчены при изменении п и гг. Диаграмма подобна топографической карте. Рассмотрим, как будет изменяться внутренняя энергия при столкновении молекулы АВ с атомом С. Внутренняя энергия исходного состояния молекулы АВ (На) принята равной —440 кДж/моль, энергия атома С (атома Н) — равной нулю. Пусть кинетическая энергия поступательного движения молекулы АВ и атома С по линии, соединяющей центры атомов, будет равна (,. Примем за исходное состояние системы состояние, обозначенное на рис. 188 точкой 1. В этом состоянии атом С находится на расстоянии г% =2 10 м. Энергия межмолекулярного взаимодействия между АВ и С невелика, поэтому внутреннюю энергию системы можно принять равной энергии исходного состояния. При приближении атома С к молекуле АВ преодолеваются силы отталкивания между одноименно заряженными ядрами атомов В и С. Внутренняя энергия системы при этом возрастает. Точка, характеризующая состояние системы, будет двигаться по линии минимальных энергетических градиентов, изображенной на рис. 188 пунктиром. В интервале между точками 2 ж 4 система находится на перевале, разъединяющем исходное и конечное состояния. На вершине энергетического барьера, в точке <3, при г = гг, атомы А и С энергетически тождественны. Система находится в переходном состоянии (см. 210). Однако в состоянии атомов А и С есть существенное различие. Атом С продолжает движение по направлению к атому В за счет кинетической энергии поступательного движения, а атом А совершает колебательное движение относительно атома В. На вершине потенциального барьера возникает взаимодействие в форме притяжения между атомом С и молекулой АВ, обусловленное обменным взаимодействием энергетических уровней молекулы АВ и атома С. В точке 4 система находится в состоянии мо-кулы ВС и атома А. На пути от точки 4 к точке 5 энергия отталкивания переходит в энергию поступательного движения молекулы ВС и атома А. Внутренняя энергия системы уменьшается до энергии конечного состояния (молекулы ВС и атома А), равной —440 кДж/моль. [c.570]

В отличие от газов в жидких системах потенциальная энергия межмолекулярного взаимодействия превышает кинетическую энергию поступательного движения молекул. Расстояния между молекулами имеют порядок 10" см. Поэтому движение молекул в жидкости можно рассматривать как движение частиц в потенциальном ящике, или в клетке , размеры которой порядка 10 см. При малой длине свободного пробега и наличии потенциального поля это движение имеет характер колебательного движения, в результате которого молекула сталкивается со своими соседями. Число таких столкновений в секунду порядка 10 , что примерно в 100 раз больше, чем число столкновений молекул в газовой фазе при нормальных условия . [c.592]

Представим себе две ориентированные дипольные молекулы, находящиеся на расстоянии г друг от друга. При низких температурах, когда энергия притяжения больше энергии кинетического движения молекул, произойдет полная ориентация их. Взаимодействие молекул, находящихся на большом расстоянии друг от друга, опишется уравнением [c.75]

Температура различно влияет на ограниченную растворимость жидкостей. Это объясняется тем, что жидкости или вступают в химическое взаимодействие, или нет. Если жидкости химически не взаимодействуют, то повышение температуры влияет на растворимость лишь постольку, поскольку оно вызывает перераспределение энергии поступательного движения молекул. С ростом температуры увеличивается доля молекул с повышенной энергией. Такие молекулы способны осуществить работу перехода, а следовательно, взаимная растворимость жидкостей будет увеличиваться. При этом составы сопряженных растворов будут все более и более сближаться и при некоторой температуре станут тождественными. Начиная с этой температуры и выше наблюдается неограниченная растворимость жидкостей друг в друге. Это явление было впервые изучено В. Ф. Алексеевым. Температура, выше которой жидкости неограниченно смешиваются друг с другом, называется верхней критической температурой растворения. Когда ограниченно растворимые жидкости образуют молекулярные соединения, повышение температуры уменьшает их взаимную растворимость. Повышение температуры способствует диссоциации сложных молекул на более про- [c.202]

В твердом состоянии энергия взаимодействия частиц превосходит энергию теплового движения. Молекулы образуют правильную и упорядоченную структуру. Они не могут перемещаться или вращаться (может быть заторможенное вращение). Для них характерно колебание с ограниченной амплитудой около некоторого среднего положения. Сжимаемость твердых тел небольщая, плотность высокая и слабо меняется с температурой. [c.135]

Чтобы возникла проводимость, ионы, образовавшиеся вследствие диссоциации, должны быть достаточно подвижны, а это зависит от их размера и характера среды. Ионизацию примесей в полярных средах можно объяснить ориентацией диполей полярного диэлектрика вокруг зарядов постороннего полярного вещества (рис. 19,а). Благодаря стремлению заряженных концов молекул этого вещества притянуться к ориентированным диполям диэлектрика, может разорваться связь в молекуле, и образуются ионы (рис. 19,6). Диполи диэлектрика в этом случае как бы растаскивают дипольную молекулу постороннего вещества в разные стороны, чему способствует энергия теплового движения молекул. Образовавшиеся ионы стремятся, естественно, притянуться друг к другу, но сила взаимодействия между разноименными зарядами, согласно электростатическому закону Кулона, при прочих равных условиях тем слабее, чем больше диэлектрическая проницаемость среды — е. Поэтому наиболее легко диссоциируют полярные примеси в воде, у которой диэлектрическая проницаемость очень велика (е= 82). [c.65]

Для случая малых колебаний, когда изменение расстояний между атомами молекулы мало по сравнению с этими расстояниями, т. е. когда можно пренебречь взаимодействием колебаний и вращений молекулы, величину отн можно представить в виде суммы кинетической энергии вращательного движения молекулы (внешнего и вну- [c.229]

Учет электростатических и осмотических сил, возникающих при этом, приводит к экспоненциальной зависимости энергии отталкивания Е двух частиц от расстояния между ними Н (рис. 99, кривая /). Кроме сил отталкивания при сближении частиц действуют силы притяжения, имеющие природу сил Ван-дер-Вааль-са. Наиболее универсальным типом этих сил являются лондо-новские силы, возникновение которых связано с частично син-хронизованн )1М движением электронов во взаимодействующих молекулах. Энергия взаимодействия всех молекул приводит к [c.239]

Ниже дан несколько видоизмененный вывод Фаулера и Гуггенгейма [6]. Предполагается, что при адсорбции из газовой фазы сумма по состояниям и потенциальная энергия молекул меняются (разд. ХП1-4А) и что адсорбированные молекулы утрачивают способность к нормальному поступательному движению и локализуются на центрах адсорбции, не взаимодействуя с соседними адсорбированными молекулами. Энергия взаимодействия адсорбированных молекул характеризуется теплотой адсорбции Q. [c.441]

Как известно, вещества в твердом агрегатном состоянии характеризуются определенными размерами и формой, проявлением как ближнего, так и дальнего порядка, в расположении молекул. Твердое состояние реализуется тогда, когда энергия межмолекулярного взаимодействия превышает энергию теплового движения молекул. [c.72]

На втором этапе кристаллизации происходит рост зародышей в результате фиксации отдельных молекул или их частей у центров кристаллизации за счет возникающих межмолекулярных сил. Скорость этого процесса, как и скорость возникновения зародышей кристаллизации, зависит от те,мпературы, так как температура определяет соотношение энергий теплового движения молекул и межмолекулярного взаимодействия. Это соотношение энергий лишь в определенном интервале температур между Гпл и Гс соответствует достаточно высокой вязкости расплава, при которой образующиеся структуры устойчивы (рис. 34). [c.82]

Существование тела в том или ином А. с. определяется соотношением энергий межмолекулярного взаимодействия и теплового движения. Если энергия межмолекулярного взаимодействия намного превышает энергию теплового движения молекул, то возникает твердое А. с. У низкомолекулярных тел в этом случае становится невозможным поступательное движение молекул, положения к-рых прочно фиксируются межмолекулярным взаимодействием. Если при этом взаимная упорядоченность молекул остается той же, что и при поступательном тепловом движении, т. е. соответствует ближнему порядку в жидкости, то образуется стеклообразное тело. Если и е образуется пространственная решетка, т. е. возникает дальний порядок в расноложении молекул, то создается кристаллич. тело, к-рое может быть монокристаллом или поликристаллическим. [c.10]

Жидкое А. с. возникает, когда энергия межмолекулярного взаимодействия сравнима по размеру с энергией теплового движения молекул. В этом случае взаимные расположения молекул фиксированы только до тех пор, пока не возникнет достаточно большая флуктуация тепловой энергии. Происходящие при этом поступательные движения молекул приводят к новым временно фиксированным их расположениям. Такая форма теплового движения при действии даже малых внешних силовых полей, не обладающих сферич. симметрией, обусловливает перемещение частиц тела в соответствии с действием сил, т. е. течение. Поэтому тела в жидком А. с. изменяют свою форму с той или иной скоростью, характеризуемой вязкостью. Однако тела в жидком А. с., несмотря на подвижность их молекул, обладают ярко выраженным сопротивлением изменению их объема, т. к. силы межмолекулярного взаимодействия резко возрастают при сближении или удалении молекул таких тел. [c.8]

Жидкость переходит в газообразное состояние, когда скорость теплового хаотического движения молекул такова, что между ними перестают действовать силы взаимного притяжения. Таким образом, газ — это такое агрегатное состояние вещества, при котором кинетическая энергия теплового движения молекул значительно превосходит потенциальную энергию взаимодействия между ними, в связи с чем частицы движутся свободно, равномерно заполняя в отсутствие внешних полей весь предоставленный им объем. [c.5]

Если воздействовать на хлороводородный гремучий газ светом с достаточно малой длиной волны (высокой частотой) , то газ взорвется даже при комнатной температуре — с большой скоростью превратится в соляную кислоту. Кратко процесс взаимодействия света с веществом выглядит следующим образом. Известно, что свет распространяется в виде мельчайших частичек, фотонов, энергия которых пропорциональна частоте . При столкновении фотонов определенной энергии с молекулой или атомом вещества фотоны поглощаются, что приводит к возбуждению молекулы (или атома), то есть увеличению энергии последних. Если энергия фотона относительно мала (мала частота падающего света), то при его поглощении увеличивается энергия вращательного движения молекулы или колебательного движения атомов внутри молекулы. При этом связи между атомами в большей или меньшей степени ослабляются, но молекула еще не разрушается. Молекула разрушится только в том случае, когда энергия фотона будет достаточной для разрыва связи между атомами. Для диссоциации (распада на атомы) молекулы хлора в хлороводородном гремучем газе длина волны падающего света должна быть не больше [c.63]

Термодинамические функции идеального газа, построенные из квазитвердых молекул, особенно просто вычисляются при условии, если энергию внутренних движений молекул ег можно разделить на слагаемые, соответствующие электронному, колебательному и вращательному движениям. Хотя такое разделение является приближенным, часто оно хорошо оправдывается (см. 13). Такое разделение используется при вычислении термодинамических функций многоатомных газов, для которых неизвестны постоянные, характеризующие взаимодействие отдельных видов движений. В предположении разделения энергии внутренних движений молекулы е,- можно написать [c.314]

По мере уменьшения температуры кинетическая энергия поступательного движения молекул газа уменьшается и при некоторой температуре она уже не в состоянии преодолеть силы межмолеку- ярных нековалентных взаимодействий молекулы собираются йместе, образуя жидкость. Если между частицами жидкости действуют только ван-дер-ваальсовы силы, которые в некотором грубом приближении можно рассматривать как ненаправленные, то взаимное расположение молекул не играет существенной роли, я они со- [c.124]

Рх, Ру, Рг — составляющие ймпульса молекулы р — модуль импульса) всегда входит в энергию молекулы е как независимое слагаемое члены 8 р и 8[(ол в выражении (1 .15) от переменных Рх,Ру, Рг не зависят. Заметим, что даже в выражении для полной энергии системы взаимодействующих частиц энергия поступательного движения молекул представляет сумму независимых слагаемых [c.91]

В. используют в стр-ве, горном деле, металлообработке. В научных исследованиях В. применяют для изучения св-в в-в в широкой области параметров состояния-от разреженных газов до жидкостей и твердых тел. Прн этом достигают такнх параметров, к-рые недоступны прн др. методах воздействия, напр, давления порядка тысяч ГПа. Вследствие огромных скоростей нагружения при этом может возникать неравновесное состояние в-ва с образованием возбужденных состояний молекул. Особенно значительные эффекты наблюдаются в зоне ударного скачка, ширина к-рой 10 нм, поскольку время воздействия на в-во ударного скачка составляет 10" -10 с, что соответствует временам внутримолекулярных колебаний. Под действием ударного скачка сначала резко увеличивается энергия поступат. движения молекул, к-рая затем распределяется по внутренним степеням свободы. В результате происходит разрыв хим. связей, соответствующих максимальным частотам колебаний, и оказываются возможными взаимодействия, к-рые другими способами реализовать трудно илн вовсе невозможно. В частности, происходят хим. р-ции с образованнем продуктов, специфичных только для этого тнпа воздействия на в-во. Так, нек-рые аром. соед. в сравнительно слабых ударных волнах, когда давление не превышает 1,5 ГПа, а т-ра 200 °С, претерпевают частичное разложение с разрушением бензольного кольца, тогда как в статич. условиях бензольное кольцо сохраияется прн такнх же давлениях и гораздо более высоких т-рах. [c.363]

Высокая напряженность электростатического поля вблизи иона (10 В/см) определяет сильную поляризацию дипольных молекул (увеличивающую ион-дипольное взаимодействие) и образование наведенного диполя в неполярных частицах. Например, известны комплексы того же Н" с одной, двумя, тремя и более молекулами Н,. Комплексы образуют и незаряженные, полярные частицы за счет сил диполь-диполь-ного взаимодействия. Максимальная энергия взаимодействия двух диполей, если они расположены на одной прямой, а разноименные заряды обращены друг к другу, приближенно определяется выражением где ЦдЦв— величины дипольных моментов, г — расстояние между молекулами. Подставляя среднее значение х 1 Дебай и г = 1 нм, получим =10 кДж моль , превышающую энергию теплового движения молекул 1,5 КТ = 3,8 кДж моль при 300 К. (Приведенное простое выражение для энергии диполь-дипольного взаимодействия справедливо, если расстояние между полярными молекулами заметно больше их радиусов.) [c.25]

В некоторых случаях величины АСэл.ст соизмеримы с энергией теплового движения молекул в жидкости [617, 616], иногда ниже ее (в табл. 1 эти значения даны в скобках). Естественно, чем ниже энергия соответствующего взаимодействия, тем сложнее подобрать универсальный (индифферентный) растворитель. Так, в растворителях с низкой е очень многие растворенные соединения в большей или меньшей степени ассоциированы, в воде же гомомолекулярные ассоциаты образуются весьма редко, а в Ы-метилацетамиде (е= = 175) явление гомомолекулярной ассоциации не наблюдается вообще. [c.13]

ЭНЕРГИЯ МОЛЕКУЛЫ, складывается в основном из энергий поступ. движения молекулы, взаимодействия электронов и ядер, колебат. движения ядер и вращения молекулы (см. Электронные состояния. Вращение молекул. Колебания молекул). Все эти составляющие, за исключением энергии поступат. движения, меняются дискретно, т. е. для каждой молекулы существуют определ. системы уровней, или квантовых состояний. Заселенность состояний зависит ог т-ры и обычно определяется больцмановским распределением молекул по энергиям. Переходы между разл. состояниями сопровождаются выделением или поглощением энергии, нанр. в виде электромагн. излучения (см. Молекулярные спекггюы). [c.710]

Как уже отхмечалось, поверхностную свободную энергию можно рассматривать как работу переноса молекулы из объема жидкости на поверхность. Возникновение этой работы связано с тем, что внутри фазы сумма сил, действующих на молекулу, равна нулю, тогда как при движении молекулы к поверхности эти силы становятся несбалансированными. Зная функцию потенциальной энергии взаимодействия между молекулами, можно рассчитать полную поверхностную энергию (см. обсуждение уравнения (П-17), а также следующие разделы). Если же зависимость потенциальной энергии от температуры известна, то можно найти также поверхностную свободную энергию. [c.50]

Необходимо отметить, что понятие химическое взаимодействие между компонентами раствора не может быть введено строго и необходимо каждый раз оговаривать степень его приближенности. Здесь под этим определением мы будем понимать взаимодействие, приводящее к образованию новых химических связей. Это определение также не может считаться достаточно удовлетворительным, так как требует конкретизации понятия химическая связь , которое тоже неоднозначно. По-видимому, нижним пределом энергии фиксируемых взаимодействий в жидкой фазе в настоящее время следует считать 5 кдж1моль, так как именно этому значению отвечает энергия теплового движения молекул большинства жидкостей при 300° К. [c.376]

Вследствие наличия сил межмолекулярного взаимодействия внутренняя энергия тела складывается из кинетической энергии теплового движения молекул и потенциальной энергии, зависящей от взаимного расположения последних. Состояние устойчивого равновесия соответствует минимальному значению потенциальной энергии. Поско.яьку доля потенциальной энергии, связанной с силами отталкивания, убывает с увеличением расстояния между молекулами, а доля, связанная с силами притяжения, возрастает, очевидно, что минимуму потенциальной энергии отвечает определенное расстояние между молекулами. Это расстояние соответствует равенству сил отталкивания и иритяжения. В статистическом попимании, т. е. для большого числа молекул, — это среднее расстояние между молекулами при упорядоченном их расположении, соответствующем минимуму потенциальной энергии. Для жидкого и твердого состояний степень этой упорядоченности различна. Больше всего она проявляется в кристаллических твердых телах, в которых частицы располагаются в строгом порядке соответственно строению кристаллической решетки. Менее упорядочено расположение частиц в аморфных твердых телах и жидкостях. В них обнаруживается лишь упоря-дочепие в ближайшем окружении частиц. В газах и парах, как уже указывалось, частицы расположены беспорядочно. [c.48]

В газообразном А. с. энергия теплового движения молекул настолько превышает энергию их взаимодействия, что возникают почти независимые хаотич. поступательные движения молекул, взаимодействующих лишь при столкновениях. Соответственно такое тело не имеет ни собственного объема, занимая весь доступный объем, ни собственной формы, принимая форму сосуда, в к-ром оно находится. Полимеры не могут переходить в газообразное А. с., т. к. энергия взаимодействия макромолекул, вследствие их большой величины, намного превышает энергии образующих их химич. связей. Это не дает возможности испарить макромолекулы, поскольку значительно раньше, чем энергия теплового движения достигнет значения энергии взаимодействия макромолекул, произойдет их термич. распад (см. Термическая деструкция) и полимер перестанет существовать. Следовательно, все реализуемые А. с. полимеров соответствуют конденсированному состоянию полимерного вещества. [c.11]

Что представляет собой внутренняя энергия тела В слабо сжатых газах, где взаимодействие между молекулами проявляется лишь при соударении молекул, внутренняя энергия слагается главньм образом из энергии поступательного и вращательного движения молекул, во-первых, и из внутриатомной энергии, во-вторых. Кинетическая энергия молекул и внутриатомная энергия от плотности газа почти не зависят и являются функцией одной лишь температуры. При одинаковой температуре средняя энергия поступательного движения молекул для всех газов (независимо от их химической природы) одинакова. Это замечание является следствием закона равномерного распределения энергии по степеням свободы, установленного Максвеллом в 1860 г. [c.55]