Межмолекулярные связи

Межмолекулярное взаимодействие может иметь различный характер:

1. химические связи – образуются путем перекрывания электронных орбиталей и потому сугубо специфичны

2. водородные связи возникают между молекулами, содержащими функциональную группу – ОН: кислотами, щелочами, водой и др. веществ -

силикагель - Si – OH H

O O

- Si – OH H

3. Силы Ван-дер-Ваальса^(*) (молекулярные связи), действующие между любыми молекулами.

Отличия молекулярных сил притяжения от химических:

а) по величине энергии: Е_мол= 5 - 50 кДж/моль

Е _{хим =} 80 – 800 кДж/моль

б) молекулярные силы неспецифичны

в) различие по радиусу действия

r _хим~ 10^-8

r _мол > 10^{-7 см}

г) молекулярные силы аддитивны, а химические связи насыщаемы

Молекулярные силы взаимодействия включают в себя:

а) ориентационные силы (Кеезома) ^(*)

Возникают между полярными молекулами в результате взаимодействия дипольных моментов. Из-за диполь-дипольного взаимодействия молекулы приобретают определенную ориентацию относительно друг друга

Энергия ориентационного взаимодействия сильно зависит от расстояния между молекулами:

Е _{μˉ1/ μˉ2} = - А₁/r⁶ (2.1)

У полярной молекулы – центр тяжести «+» и «-» зарядов не совпадает (дипольный момент μˉ_i ≠ 0).

Степень полярности зависит от дипольного момента μˉ_i. Полярность многоатомных молекул определяется полярностями отдельных связей и их расположением относительно друг друга.

К неполярным неорганическим веществам относятся: элементы, симметрические молекулы газов, некоторые соли (сульфиды металлов).

При рассмотрении полярности или неполярности молекул органических следует обращать внимание не только на наличие полярной группы в молекуле, но и на расположение их в структурной формуле молекулы.

Например:

б) индукционные силы (силы Дебая^(*)). Диполь у неполярной молекулы возникает в электрическом поле или под действием поля полярной молекулы.

Энергия связи зависит от поляризуемости молекул и также сильно уменьшается с увеличением расстояния:

Е _инд = - А₂/r⁶ (2.2)

в) дисперсионные силы (силы Лондона^(*)) действуют между всеми молекулами. Возникают из-за непрерывного движения электронов в атомах, приводящего к образованию мгновенных диполей. В свою очередь электрическое поле мгновенного диполя одного атома индуцирует дипольный момент соседнего, что приводит к возникновению сил притяжения.

Е _дисп = - А₃/r⁶ (2.3)

точнее , (2.4)

где α – поляризуемость молекулы.

Дисперсионные силы притяжения не зависят от температуры.

Молекулярные силы быстро убывают с увеличением расстояния между молекулами.

Рассмотрим соотношения между отдельными силами притяжения молекул (табл. 2.1):

Таблица 2.1