Ван-дер-Ваальса связь молекулярные кристаллы

Молекулярные кристаллы. Структурными единицами в кристаллах этого типа служат молекулы, связанные друг с другом силами Ван-дер-Ваальса или силами водородной связи. Малая энергия межмолекулярных связей определяет своеобразие свойств кристаллов этого типа. Их характеризует низкая энергия кристаллической решетки и связанные с этим малая механическая прочность, низкие температуры плавления и высокая летучесть. Молекулярные кристаллы не проводят электрический ток (диэлектрики) и обладают низкой теплопроводностью. [c.76]

Самые слабые силы взаимодействия между частицами существуют в молекулярных кристаллах, к числу которых относятся, например, кристаллы диоксида углерода, серы, бензола, иода и азота. Эти вещества состоят из молекул, слабо взаимодействующих друг с другом. Взаимодействие между их молекулами относится к такому же типу, который описывается поправочным членом в уравнении Ваи-дер-Ваальса. В кристаллических веществах рассматриваемого типа расположение молекул определяется в основном их формой, дипольным моментом и поляризуемостью. Поскольку силы межмолекулярного взаимодействия невелики, для молекулярных кристаллов характерны низкие температуры плавления или сублимации, мягкость или хрупкость, а также необычайно высокое давление паров над их поверхностью. Наличие запаха у таких твердых веществ, как камфора, нафталин или иод, свидетельствует о том, что их молекулы легко испаряются с поверхности твердого вещества. Электропроводность молекулярных кристаллов очень мала, потому что в их молекулах существует ковалентная связь, и способность электронов перемещаться между молекулами оказывается чрезвычайно низкой. [c.176]

Кристаллы со смешанными связями. Существует большая группа твердых веществ, в кристаллах которых одновременно реализуются разные по типу связи. При оценке свойств такого кристаллического тела необходимо вводить поправку на дополнительное специфическое взаимодействие. Так, в молекулярных кристаллах типа NH3, Н2О, НС1, на ряду с силами Ван-дер-Ваальса действуют и силы водородной связи, следствием чего служит относительное повышение прочности таких твердых веществ, а также температур их плавления. [c.80]

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

В обеих формулах первый член отвечает силам притяжения, второй — силам отталкивания. Эти формулы могут описывать различные типы связей в зависимости от численных значений постоянных. Так, для электростатических сил притяжения в ионных кристаллах в формуле Ми т=1, для ван-дер-ваальсо-вых сил в молекулярных кристаллах т = б и т. д. Силы отталкивания характеризуются значениями п = 9-ь18. Потенциал [c.14]

Так как силы Ван-дер-Ваальса слабы по сравнению с обычной химической связью, молекулярные кристаллы плавятся при. .. температурах и имеют. .. летучесть . [c.252]

Принципиальную возможность получения сверхпрочных состояний материалов многие исследователи видят в создании новых модификаций. Молекулярные кристаллы, например кристаллы серы, построены из молекул, которые связаны друг с другом слабыми силами Ван-дер-ваальса с энергией связи порядка сотых электрон-вольт. В результате реально существующие кристаллы серы — малопрочные, их температура плавления около 400 К, а модуль сжимаемости около 10 кгс/см . Однако атомы в молекуле серы связаны друг с другом большими химическими силами с энер- [c.217]

В молекулярных кристаллах (рис. 1.9, г) присутствуют молекулы, связь между которыми осуществляется силами межмолекулярного взаимодействия, называемыми силами Ван-дер-Ваальса (см. разд. 1.10). Силы эти гораздо слабее сил, рассмотренных ранее, и энергия связи в решетке молекулярного типа составляет всего лишь 8—12 кДж/моль. Тела с такой структурой обычно очень мягкие, обладают низкой температурой плавления, высокой летучестью, низкими тепло- и электропроводностями, а также хорошей растворимостью, особенно в родственных растворителях. В качестве представителей веществ, образующих кристаллы молекулярного типа, можно назвать диоксид углерода, аргон и большинство органических соединений. [c.37]

Связи в полупроводниках должны образовывать одно-, двух- или трехмерную решетку, простирающуюся на весь кристалл 152, стр. 136]. Из этого вытекает, что типичные молекулярные кристаллы не обладают полупроводимостью. В них есть изолированные молекулы, слабо удерживаемые силами Ван-дер-Ваальса. Энергетическая схема кристаллов в этом случае состоит из дискретных уровней, почти не расщепленных в зоны. Ширина запрещенных зон велика, вследствие чего вещества ведут себя как диэлектрики. Большинство органических веществ состоит из почти независимых молекул, поэтому при их нагревании скорее происходит разложение, чем возбуждение электронов в зону проводимости. Точки плавления их низки, они часто бесцветны, прозрачны и не хрупки полупроводники же, как правило, имеют окраску, непрозрачны в видимой области и хрупки. Однако в настоящее [c.255]

Переход вещества из газообразного в конденсированное состояние объясняется наличием сил межмолекулярного взаимодействия. Эти силы иначе называются силами Ван-дер-Ваальса. Они зависят, прежде всего, от расстояния между центрами взаимодействующих молекул. На больших расстояниях эти силы ничтожно малы, что и наблюдается в газообразных веществах, молекулы которых находятся в непрерывном хаотическом движении. В жидкости расстояние между молекулами меньше, чем в газе, и, соответственно, межмолекулярные силы проявляются уже в большей степени. И, наконец, в твердых телах, где частицы совершают лишь колебательные движения около определенных центров равновесия, силы Ван-дер-Ваальса имеют наибольшее значение. Межмолекулярные силы носят электростатический характер и не обладают свойством насыщаемости. Они гораздо слабее внутримолекулярных химических связей. Именно следствием небольших значений энергии межмолекулярной связи является то, что молекулярные кристаллы плавятся при низких температурах и имеют высокую летучесть. [c.118]

МЕЖМОЛЕКУЛЯРНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ — взаимодействие двух элек-тронейтральных молекул, вызываемое силами притяжения или отталкивания. Межмолекулярные силы притяжения, называемые иногда силами Ван дер Ваальса, много слабее валентных сил, но именно М. в. обусловливает откло нения от законов идеальных газов, переходы от газообразного состояния к жидкому, существование молекулярных кристаллов, явления переноса (диффузия, вязкость, теплопроводность), тушение люминесценции, уширение спектральных линий, адсорбции и др. М. в. всегда представляет собой первую стадию элементарного акта химической бимолекулярной реакции. При больших расстояниях между молекулами, когда их электронные оболочки не перекрываются, преобладают силы притяжения при малых расстояниях преобладают силы отталкивания. Короткодействующие силы имеют ту же природу, что и силы химической (валентной) связи и возникают при условии, когда электронные оболочки молекул сильно перекрываются. Частным случаем М. в. является водородная связь. М. в. определяет агрегатное состояние вещества и некоторые физические свойства соединений. [c.157]

В молекулярных кристаллах атомы группируются в молекулы, которые связаны остаточными (или ван-дер-ваальсо-выми) силами. Это наиболее слабая в энергетическом отноше- [c.16]

Молекулярные кристаллы характеризуются слабыми связями, обусловленными в основном остаточными силами (типа сил Ван-дер-Ваальса), Эти кристаллы характерны для органических солей и элементов с заполненными электронными оболочками. Они относительно мягки, непрочны и имеют низкие точки плавления. [c.583]

Слабые электростатические силы, известные как силы Ван-дер-Ваальса, также могут быть силами сцепления, посредством которых осуществляется связь в твердом теле. Эти силы обусловлены слабым притяжением между мгновенными электрическими диполями, возникающими вследствие движения электронов в атомах и молекулах, усреднение же флуктуаций по времени дает нулевой дипольный момент. И поскольку эти силы притяжения незначительны, связь в молекулярных кристаллах довольно слабая. В качестве примера можно привести связь между атомами инертных газов в твердом состоянии (при низких температурах), а также связь между молекулами в тех органических кристаллах, в которых сохраняются индивидуальные молекулы. Подобные молекулярные кристаллы характеризуются низкими температурами плавления и невысокой прочностью. [c.15]

Молекулярный кристалл состоит из агрегата дискретных молекул, удерживающихся силами Ван-дер-Ваальса. Особенность свойств и структуры этих кристаллов легко понять, имея в виду слабое взаимодействие между структурными единицами и тот факт, что действующие силы могут иметь, а могут и не иметь направленного характера. За исключением структур с водородной связью и структур, в которых проявляется диполь-дипольное взаимодействие при очень низких температурах, силы в молекулярных кристаллах, вообще говоря, можно считать ненаправленными. [c.260]

Мы классифицировали кристаллы по четырем типам связи, однако уже указывалось, что известно большое число кристаллов, у которых свойства обусловлены наличием в них по крайней мере двух типов связей. Например, как уже отмечалось, структура графита состоит из слоев с ковалентно связанными атомами углерода а слои, в свою очередь, связаны друг с другом силами Ван-дер-Ваальса. Из-за наличия бесконечных слоев кристалл нельзя отнести к типу молекулярных кристаллов. Аналогичной структурой обладают кристаллы силикатов. [c.281]

Кроме межатомного, внутримолекулярного взаимодействия, обусловленного действием рассмотренных химических (валентных) сил, существует взаимодействие между незаряженными молекулами вещества. Оно вызывается также действием сил притяжения и отталкивания. Межмолекулярное притяжение, обусловливаемое силами Ван-дер-Ваальса, представляет собой одно из всеобщих явлений природы. Оно свойственно всем веществам и проявляется в газо- и парообразных, жидком и твердом состояниях. Силы Ван-дер-Ваальса действуют как между однородными молекулами данного вещества, так и между разнообразными молекулами различных веществ. Хотя эти силы по сравнению с химическими и невелики, они все же способны обеспечивать довольно прочные связи. Это, в частности, наблюдается в молекулярных кристаллах и жидкостях, в целом ряде поверхностных явлений (адсорбция и т. д.). [c.168]

Исследование дипольных моментов и измерение диэлектрической проницаемости имеет большое значение для идентификации веществ. В кристаллогидратах (см. стр. 179) дипольные молекулы воды часто окружают малые катионы, образуя координационно связанную воду. В молекулярных кристаллах прочность и вид связи Ван-дер-Ваальса зависят от величины дипольных моментов молекул. [c.200]

Силами Ван-дер-Ваальса или межмолекулярными связями называются силы взаимного притяжения молекул. Они действуют в веществах, находящихся в газообразном или жидком состоянии, а также между молекулами в молекулярных кристаллах. Наиболее сильно их действие ощущается в кристаллах и жидкостях, слабее в газах, так как их эффективность зависит от расстояния между молекулами. [c.222]

Молекулярная решетка. В узлах решетки находятся полярные или неполярные молекулы, связанные между собой слабыми силами межмолекулярного взаимодействия (силами Ван-дер-Ваальса). Молекулы в кристалле способны совершать незначительные колебания (в стороны от исходной оси) различного характера симметричные (в одну сторону), асимметричные (в противоположные стороны), деформационные (по разному направлению). Вещества с молекулярным типом решетки, например органические вещества, сухой лед (СОг тверд.), кристаллы инертных газов и большинства неметаллов S, Se, Р, As, О2, N2, Н2, I2, — обладают малой твердостью, низкими температурами плавления и кипения. Это и понятно, так как при приложении незначительной энергии межмолекулярные связи разрываются и кристалл распадается на отдельные молекулы, что и наблюдается при плавлении, а особенно при испарении кристаллов. [c.316]

Ван-дер-Ваальс связал неидеальное поведение газов при сжатии с существованием между атомами или молекулами в газовой фазе слабых сил притяжения. Эти силы присутствуют также в жидком и твердом состояниях. Так, кристаллы благородных газов имеют структуры, в которых одноатомные молекулы удерживаются в плотноупакованном расположении благодаря существованию сил Ван-дер-ваальса. Те же самые силы вызывают появление молекулярных связей , соединяющих, например, отдельные двухатомные молекулы в твердых структурах галогенидов. Многие органические кристаллы, например нафталин, имеют структуры, в которых отдельные молекулы соединены молекулярными связями. Низкая точка плавления таких кристаллов указывает на то, что эта связь является очень слабой по сравнению с ковалентной или электровалентной связями ( 42 кДж/моль). [c.139]

Кристаллы низкомолекулярных веществ, молекулы которых образованы при участии ковалентных связей, например кристаллы нафталина, углекислоты (сухой лед), серы, несмотря на асимметрию молекул, тоже построены по принципу наиболее плотной упаковки. Такие кристаллы называют молекулярными, так как в них молекулы сохраняют свою индивидуальность. Межмолекулярное взаимодействие определяется слабыми силами Ван-дер-Ваальса, поэтому кристаллы хрупки, непрочны, плавятся при низкой температуре, имеют высокое давление паров. [c.39]

Многие молекулы, например Н , N3, О2 и 2, образуют молекулярные кристаллы,, потому что все валентные орбитали входящих в них атомов использованы для построения внутримолекулярных связей либо заняты несвязывающими электронами. Вследствие этого межмолекулярные связи, удерживающие молекулы вместе в кристаллах, оказываются намного слабее, чем внутримолекулярные связи в отдельных молекулах. Слабые силы, обусловливающие межмолекулярную связь, называются вандерваальсовыми силами по имени впервые изучавщего их голландского ученого Я. Ван-дер-Ваальса. [c.611]

Радиусы атомов благородных газов Не, Ке, Аг, Кг и Хе равны соответственно 122, 160, 191, 201 и 220 пм. Приведенные значения получены из межатомных расстояний в кристаллах данных веществ, которые существуют при низких температурах. Для атомов этих элементов также наблюдается рост г, с увеличением порядкового номера. Радиусы атомов благородных газов значительно больше радиусов атомов неметаллов соответствующих периодов, поскольку в кристаллах благородных газов межатомное взаимодействие очень слабое (силы Ван-дер-Ваальса), а для молекул других неметаллов характерна прочная ковалентная связь. Можно считать, что атомные радиусы благородных газов - это радиусы валентно не связанных атомов, т. е. ван-дер-ваальСовы радиусы (которые находят из межатомных расстояний в молекулярных кристаллах). [c.51]

Эти связи введены Ван-дер-Ваальсом для выражения различия в поведении реального и идеального газов. Так, например, предполагается, что в идеальном газе молекулы не взаимодействуют друг с другом, тогда как, согласно Ван-дер-Ваальсу, силы взаимодействия между молекулами уменьшаются с понижением давления реального газа. Эти силы, которые часто называют вандерваальсовыми силами, играют важную роль, в частности, в жидкостях и молекулярных кристаллах. Большинство органических соединений в жидком состоянии являются молекулярными жидкостями подобно некоторым неорганическим ковалентным соединениям. Молекулы в них обособ- [c.85]

В узлах решетки молекулярных кристаллов находятся молекулы. Связь между молекулами осуществляется за счет сравнительно слабых сил Ван-дер-Ваальса, и поэтому внутримолекулярные и межмолекулярные расстояния между атомами оказываются существенно разными. Например, в кристалле иода (рис. 6.5) внутримолекулярное расстояние I—I равно 0,267 нм, тогда как межмолекулярное расстояние примерно на 70 % больше и составляет по разным направлениям от 0,36 до 0,44 нм. Так как энергия вандерваальсова взаимодействия существенно меньше, чем энергия ковалентной связи в молекулах, молекулярные кристаллы легко распадаются на отдельные молекулы, и такие вещества плавятся и переходят в газообразное состояние при сравнительно низких температурах, как правило, не выше 300-400 °С. Молекулярные кристаллы образуют такие вещества, как, например, водород, азот, иод, сера, вода, большинство органических веществ. [c.84]

Из четырех основных видов межатомных связей — ван-дер-ваальсов-ской, металлической, ковалентной и ионной — подробно будут рассмотрены только две последние. Ван-дер-ваальсовская связь обусловливает слабое притяжен е между атомами с устойчивой электронной конфигурацией и не имеет значения при рассмотрении химических реакций, но является причиной сцепления молекул в молекулярных кристаллах. [c.56]

Простейшие молекулярные кристаллы состоят из неполярных молекул (см. гл. IV), взаимно удерживаемых относительно слабыми связями ван-дер-Ваальса. Их свойства поэтому будут рассмотрены в два приема. Сперва будут перечислены свойства, характеризующие самую молекулу, именно — магнитные, электрические и оптические свойства,—а затем свойства, возникающие только при ассоциации молекул, образующих кристалл,—-твердость, точка плавления, сжимаемость и теплсвое расширение. Так как обычно взаимодействие молекул в молекулярном кристалле незначительно, то свойства, зависящие от электронной структуры молекулы, почти отинаковы как для молекулы в кристалле, так и для свободной молекулы. Поэтому, например, магнитные свойства кристалла являются равнодействующим вектором свойств индивидуальных молекул, наклоненных в кристалле под разли шыми углами. Следовательно, свойства первой группы могут значительно отличаться для различных молекулярных кристаллов. С другой стороны, свойства второй группы значительно более характерны для молекулярных кристаллов как класса. Молекулярные кристаллы обычно обладают малой твердостью и имеют низкие точки плавления и кипения, большую сжимаемость и большой коэфициент теплового расширения. Свойства эти обусловлены слабым сцеплением между молекулами. [c.76]

В некоторых молекулярных кристаллах величина расстояний между атомами различных молекул заставляет предполагать, что меж-молекулярные связи не являются чистыми связями ван-дер-Ваальса такое предположение подтверждается также физическими свойствами этих кристаллов. В селене и теллуре атомы соединены в бесконечные цепочки, в которых каждый атом образует две связи.Простейший взгляд на такую структуру состоял бы в предположении, что связи внутри цепочки являются ковалентными, а между цепочками — связями ван-дер-Ваальса. Однако металлические свойства кристаллов указывают на то, что связи не принадлежат к этим чистым типам. При интерпретации физических свойств следует соблюдать осторожность. Например, хотя теплота возгонки простых молекулярных кристаллов обычно невелика, большая величина теплоты возгонки не обязательно означает, что межмолекулярные связи в этом случае сильнее простых связей ван-дер-Ваальса. Так, в частности возгонка ромбической серы или селена заключается не только в разделении молекул Sg или цепочек Seoo, но также и в распаде этих структурных единиц на простые двухатомные молекулы. В соответствии с этим теплота возгонки ромбической серы и селена значительно выше теплоты возгонки кристаллов, содержащих молекулы такой же степени комплексности, как и молекулы, существ ющие в их парах, что. можно видеть из следующих примеров. Теплота возгонки в ккал1моль Зроиб.—20 Se — 30 02—1,74 СН4 —2,40 и НС1 —4,34. [c.82]

Конечные комплексы включают в себя все молекулы и конечные комплексные ионы. Как уже отмечалось, они являются единственными типами комплексов, существование которых возможно и в других агрегатных состояниях. К. молекулярным кристаллам относится большинство твердых органических соединений, а также кристаллические формы большинства сульфидов, галогенидов, гидридов и простых окислов неметаллов. В простейшем типе молекулярного кристалла существуют идентичные неполярные молекулы, удерживаемые связями ван-дер-Ваальса. Строение этих кристаллов (шределяется наиболее плотной упаковкой структурных единиц данной формы, удерживаемых ненаправленными силами. Если молекула имеет приблизительно сферическую форму, то может получаться такой же структурный тип, как и в кристаллах с трехмерными комплексами, причем группа атомов замещает единичный атом (сравнить структуры Sb40g, стр. 476, и алмаза, стр. 495). Если форма молекулы отклоняется от сферической, то структуры становятся более сходными со структурами кристаллов, содержащих одно- или двухмерные комплексы. Крайним примером является углеводород j u Hjaobi который для многих целей можно рассматривать как бесконечную цепочку. Например, порошковые рентгенограммы углеводородов с длинной цепью остаются практически постоянными для молекул, в цепи которых содержится более 130 атомов. Более сложные типы молекулярных кристаллов возникают в тех случаях, когда вместе упакованы разные молекулы, например, как в Hlg-SSg, и когда между некоторыми парами атомов различных молекул существует водородная связь. В последнем случае найдена совершенно отличная и менее плотная упаковка, причем возникает много интересных структурных типов, описанных в гл. VII. [c.166]

Плавление льда и кипение воды предполагают разрыв водородных связей, а возгонка кристалла цинковой обманки — разрыв связей Zn—S. Аналогичным образом процесс растворения кристалла нллюстрнр -ет различные типы структур, найденные в твердых телах. Растворение молекулярного кристалла состоит просто в разделении молекул, удерживаемых слабыми силами ван-дер-Ваальса. При растворении кристалла Na l происходит простое разделение ионов, уже существовавишх в [c.200]

Молекулярные кристаллы состоят из тех же самых молекул, из которых состоит рассматриваемое вещество в газообразной и жидкой фазах. Их сцепление обеспечивается силами Ван-дер-Ваальса (силами притяжения между постоянными или индуцированными электрическими диполями и дисперсионными лондо-новскими силами), слабыми по сравнению с силами связи атомов в молекуле. Ввиду этого сцепление в молекулярных кристаллах невелико они непрочны и имеют невысокие температуры плавления. Простейшие кристаллы такого типа — кристаллы инертных газов, молекулы которых состоят всего лишь из одного атома каждая из них окружена максимально возможным числом подобных ей молекул, что приводит к кубической гранецентрированной структуре (фиг. 2.9). Кристаллы, образованные многоатомными молекулами, имеют более сложную структуру в качестве примера можно привести кристалл иода Ь (фиг. 3.9). Индивидуальность молекул в кристаллах такого типа доказана рентгеноструктурным анализом электронная плотность между молекулами падает почти до нуля ). [c.87]

Конкуренция 0- и л-связей, наблюдаемая для простых веществ некоторых легких элементов, проявляется и среди бинарных соединений (т. е. состоящих из разных атомов). Например, молекула СО2 сохраняется благодаря влиянию я-связей как в газе, так и в твердом теле, и соответствующая структура остается молекулярной. В противоположность этому у молекулы SIS2, казалось бы, очень родственный предыдущей, л-связи между атомами Si и S в твердом теле разрываются, в результате чего появляются четыре свободные валентности. Для насыщения их необходима такая структура, в которой атомы кремния были бы окружены по тетраэдру атомами серы с образованием четырех о-связей. Такое расположение осуществляется в бесконечных цепях, имеющих стехиометрический состав SIS2 и соединяющихся поэтому только силами Ван-дер-Ваальса. Следовательно, в обоих случаях мы имеем дело с молекулярными кристаллами, хотя размер и природа молекул в них существенно различны. [c.110]

В результате тщательного анализа большого материала по структурам молекулярных кристаллов было установлено, что ван-дер-ваальсов радиус атома зависит от направления, т. е. от угла, образуемого вектором, соединяющим центры валентно не связанных атомов, с ковалентными связями в молекуле. В частности, оказалось, что межмолекулярный радиус атома в направлении ковалентных связей несколько меньше, чем по нормали к ним. Этот факт нашел отражение в моделях Бриглеба [125], где, например, размер атома углерода в направлении толщины ароматического ядра существенно больше, чем в перпендикулярном направлении. [c.106]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология