ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Межмолекулярная (ван-дер-ваальсова) свяаь из "Физика и химия твердого состояния" Если исходить из модели плотной упаковки шаров, то можно определить атомный радиус элемента (как половину расстояния между соседними атомами). Атомный радиус металла оказывается значительно больше его ионного радиуса в каком-либо соединении. Например, радиус иона натрия в кристаллах поваренной соли равен 0,9 A, а его атомный радиус в кристалле металлического натрия равен 1,89 А. Это говорит о том, что одноименные заряженные ионы металла в металлическом кристалле не могут сближ 1ться так же тесно, как разноименные ионы в ионных соединениях. [c.48] Большинство чистых металлов имеет структуру описанных наиболее плотных упаковок (2 = 12) либо ближайшую к ней по плотности структуру объемноцентрированного куба (2 = 8). [c.49] Межмолекулярная связь является наиболее о щим видом связи. Впервые она была введена Ван-дер-Ваальсбм (1873 г.) для объяснения отступления реальных газов от уравнения состояния идеальных газов. Отсюда происходит ее название. [c.49] В узлах (рис. 19) решетки молекулярного кристалла находятся устойчивые молекулы (атомы в случае замороженных инертных газов), которые сохраняют свою индивидуальность в силу того, что расстояние между молекулами (г) значительно превосходит их размеры (1). Это и обусловливает чрезвычайную слабость ван-дер-ваальсовых сил по сравнению с силами других, выше перечисленных видов связи. Энергия связи практически не превышает 10 ккал/моль. Так, у молекулярного водорода, хлора и брома в твердой фазе энергия связи равна 0,24 6,4 и 7 ккал/моль соответственно. [c.49] Все три слагаемых связаны с дипольным взаимодействием, но происхождение диполей различно. [c.49] Если молекулы полярны, т. е. обладают собственным электрическим моментом, то между диполями разных молекул возникает взаимное притяжение, зависящее от их взаимной ориентации. Теорию ориентационного взаимодействия впервые развил ученик Ван-дер-Ваальса Кеезом. [c.49] Эта формула получается в предположении, что поляризуемость изотропна, т. е. не зависит от направления. Согласно уравнению (25), индукционная энергия не зависит от температуры, что связано с предположением об изотропности молекул Ь. [c.50] Дисперсионные силы имеют более сложную природу. Квантовомеханический расчет этих сил был дан Лондоном (1930 г.). [c.50] При простейшей трактовке [15] можно представить следующую картину происхождения этих сил. Рассмотрим в молекуле какой-нибудь один электрон. Вследствие того что он движется в среднем на некотором конечном расстоянии от ядра, в молекуле в каждый данный момент времени возникает диполь, который в случае электрически симметричной молекулы в среднем равен нулю. Однако этот мгновенный диполь индуцирует диполь в другой молекуле. Такое же действие оказывают все другие электроны. Взаимодействие между мгновенными диполями (мультиполями) молекул а и Ь а приводит к их притяжению. [c.50] Дисперсионные силы являются универсальными силами, действующими между любыми атомами, ионами и молекулами при г % й. Для инертных элементов (Не, Ие, Аг, Кг. . . ) дисперсионные силы являются единственным типом сил притяжения между частицами. Их название связано с тем, что эта сила зависит от поляризуемости атомов, определяющей также их оптические свойства (дисперсию света). [c.51] Вообще если ординарная связь находится между двумя кратными связями или же имеет на одной стороне кратную связь, а на другой неподеленные. я-электроны или свободную я-орбиталь, то во всех таких молекулах, по определению, существует сопряжение. [c.51] При г й полная энергия молекулярного взаимодействия будет равна сумме Уор, / нд. дисп и Ьот (Оот имеет положительный знак). Выяснилось, что величины энергий / д и 7от примерно одинаковы и поэтому они взаимно компенсируют друг друга и для ориентировочных оценок энергии решеток можно пользоваться формулой /ор + /днсп. [c.52] В молекулярных кристаллах, образованных от полярных молекул, наиболее сильна ориентационная связь, а из неполярных — дисперсионная. [c.52] При межмолекулярных расстояниях, сравнимых с размерами молекул, приведенные формулы (23)—(27) становятся неверными. При этом истинная энерги взаимодействия уже не складывается аддитивно из указанных величин и оказывается заметно меньше той, которую следовало бы ожидать, если бы закон сбхранился вплоть до этих расстояний. Вследствие этого и само разделение межмолекулярных сил на ориентацйонные, индукционные и дисперсионные при средних расстояниях становится чисто условным. Нахождение и при таких расстояниях связано с очень сложными расчетами, поскольку здесь существенную роль начинает играть перекрывание электронных оболочек молекул. [c.52] Соответствующие вычисления были проведены только для некоторых простейших систем (Не, Нг, N3 и др.). [c.52] Вернуться к основной статье