Межмолекулярные силы Водородная связь Доказательства существования сил

Межмолекулярные силы. Водородная связь.

Доказательства существования сил притяжения: 1. Не идеальность реальных газов, т. е. реальные газа не подчиняются уравнению: . 2. Эффект Джоуля – Томсона: газ проходящий через пористую перегородку свободно расширяясь обычно охлаждается. Это доказывает, что при расширении газ преодолевает силы притяжения на что тратит энергию – охлаждаясь. 3. Инертные газы, которые не образуют валентные связи могут конденсироваться в жидкую и твердую фазы с выделением энергии, что указывает на наличие сил сцепления.

Для реальных газов с учетом сил Ван-дер-Ваальса записывается в следующем виде: где - учитывает межмолекулярное взаимодействие молекул, - а – эмпирический коэффициент учитывающий природу взаимодействий, - b – собственный объем молекул, - P – давление газа, - V – объем газа.

Бензол

Свойства межмолекулярных взаимодействий: • Неполная насыщенность; • Слабая направленность; • Малые энергии.

Физические модели межмолекулярных взаимодействий. Ориентационные взаимодействия.

Молекула воды –δ O +δ H – μOH_ _ 105 о H +δ – r + + для воды (D – Дебай)

ориентационное взаимодействие A + – μA дипольный момент R B + – μB дипольный момент Eор – энергия ориентационного взаимодействия (энергия Кеезома).

Индукционное взаимодействие. Взаимодействие полярных и неполярных молекул.

Неполярная молекула H 2 μ=0

Питер Дебай (1920 г. ) Энергия индукционного взаимодействия не зависит от температуры, а определяется дипольным моментом полярной молекулы и поляризуемостью неполярной молекулы – α.

Энергия индукционного взаимодействия: где αB – поляризуемость или мера способности частиц к поляризации, деформации электронных облаков. A + – μA дипольный момент R B + – ± αB μB=0 μB>0 дипольный момент

Дисперсионное взаимодействие – Взаимодействие двух индуцированных диполей. Дисперсионное взаимодействие открыто Лондоном (1930). A + – αB μA=0 μ A>0 дипольный момент ± R B + – ± αB μB>0 μB=0 дипольный момент

Относительные величины Ван-дер-ваальсовых сил различных типов.

Силы взаимного отталкивания E Eотт r=3 7Å R Eприт

Водородная связь. Например: F 2 Cl 2 Br 2 J 2 M, г/моль 38 71 160 254 Tкип, о. С -183 -34, 7 58 183 H 2 O H 2 S HF HCl 18 34 20 36, 5 -64, 3 20 -85 M, г/моль Tкип, о. С 100

Водородная связь в воде. 0, 36Å +δ H –δ O –δ 0, 36Å O 0, 36Å +δ H H 0, 99Å +δ +δ +δ H H 1, 76Å –δ O 0, 99Å +δ H

Закона Кулона: где ε – диэлектрическая проницаемость среды. Некоторые значения водородной связи: HF (H – F 42 к. Дж), H 2 O (O – H 21 к. Дж); в NH 3 (N – H 8, 4 к. Дж)

- жидкая вода является неорганическим полимером со степенью полимеризации n.

Муравьиная кислота +δ 0, 97Å H O –δ O H C C O 0, 97Å O –δ H +δ O H H 1, 63Å H 1, 07Å O C C O 1, 07Å H 1, 63Å O H

Фтороводородная кислота H H H F F F Цепь H F F H H F F Кольцо