химический каталог




Органическая химия

Автор А.М.Ким

ает минимальную энергию системы при ориентации диполей по типу а или б на рис. 1.9.

(25)

Энергия ориентационного взаимодействия равна сумме кулоновского притяжения и отталкивания зарядов полюсов диполей. Для пары диполей типа а получим [4, с. 250]:

' (S1 -I1)!'

где:е—заряд диполя,

3

<Е1

3

s — расстояние между центрами диполей, / — длина диполя.

3

Рис. 1.9. Ориентационное взаимодействие полярных молекул (две возможные устойчивые ориентации)

62

63

(26)

где fi — постоянный дипольный момент полярной молекулы.

Легко показать, что и для пары диполей типа б выражение (26)справедливо.

(27)

Разумеется, формула (26) справедлива для расчета энергии ориентационного взаимодействия, если тепловое движение не расстраивает ориентацию молекул, то есть когда Еор к-Т(в кристаллах). В газах, жидкостях, растворах на поверхности (адсорбция) необходимо учитывать тепловое движение, и уравнение (26) принимает вид [4, с. 251]:

л°> з*4 кТ'

где к — постоянная Больцмана.

Индукционное (электрокинетическое) взаимодействие (эффект Дебая). Молекула, имеющая постоянный дипольный момент, наводит в другой молекуле, полярной или неполярной, так называемый индуцированный, наведенный дипольный момент, величина которого приближенно равна

ц ™ = а ? F, (28)

где: fi инд — индуцированный дипольный момент, а — поляризуемость молекулы,

F — напряженность электрического поля молекулы, наводящей дипольный момент. Энергия индукционного взаимодействия зависит от напряженности поля, создаваемого в центре неполярной частицы постоянным диполем полярной молекулы, и величины /Л инд

(29)

[4, с. 252]:

Е =^

Индуцирование временного дипольного момента возможно и при взаимодействии неполярных молекул. ФлукI туация электронных плотностей двух молекул может происходить согласованно с образованием временно наведенных диполей, между которыми и наблюдается притяжение. При этом не наблюдается насыщение, то есть притяжение между двумя молекулами не мешает заметным образом притяжению каждой из этих двух молекул к третьей. Этим электрокинетические, или индукционные, силы резко отличаются от сил электронного обмена, которые ведут к образованию ковалентных связей.

Дисперсионное взаимодействие (эффект Лондона). I Молекулы, имеющие сферически симметричное распреде-ление заряда, не могут взаимодействовать электростатически. Такие молекулы не имеют дипольного и других электрических моментов. Агрегатирование таких молекул происходит под влиянием дисперсионных сил, имеющих чисто квантово-механическую природу.

Если уподобить электроны в атомах и молекулах колеблющимся около ядра частицам-осцилляторам, то можно представить колебания двух осцилляторов «в такт» как соединение двух маятников упругой нитью. В результате общая энергия системы понизится на величину ?д„с„ [4, с. 254]:

С

Едмсп ё", (30)

(31)

где: С- константа Лондона, - потенциал ионизации, а — поляризуемость,

s — расстояние между центрами молекул (атомов).

Особенностью дисперсионного взаимодействия является его всеобщность, и для неполярных молекул оно наряду с индукционным взаимодействием — главный и практически единственный источник сил Ван-дер-Ваальса, определяющих агрегатное состояние вещества. Дисперсионное взаимодействие вносит известный вклад и в энергию ионной связи в молекулах и кристаллах.

64

65

Короткодействующие (обменные) взаимодействия (резонансные).

На коротких расстояниях заметными становятся силы, возникающие при перекрывании электронных облаков молекул. На больших расстояниях они несущественны, так как электронная плотность в атомах падает до нуля уже на расстоянии около 3,0 А от ядра.

(32) (33)

Если в результате перекрывания электронных облаков образуется химическая связь по ковалентному, донорно-ак-цепторному механизму, водородного типа, то происходит понижение общей энергии системы. Если же речь идет о молекулах, в которых все возможные связи образованы, то такое перекрывание приводит к отталкиванию [4, с. 256]:

Em=A-e-*i>,

где: Л и р — константы, определяемые при исследовании столкновений атомов инертных газов и простейших молекул, Вкп — находят из опыта, обычно п = 12. .

Таким образом, общее выражение для энергии межмолекулярного взаимодействия принимает вид:

(г цА

3 kT+2a/i2 + -a2I\-s-6 + BsОриентационная составляющая значительна только для сильно полярных молекул, индукционная — обычно очень мала, и наиболее важным слагаемым является дисперсионная составляющая (табл. 1-4).

Особое значение дисперсионного взаимодействия в том, что оно характерно для всех веществ, и в аддитивности дисперсионных сил.

Учитывая приближенность электростатических расчетов и невозможность точного расчета параметров Аир (В и s), потенциала отталкивания, значений поляризуемости и констант Лондона, обычно пользуются эмпирическими формулами для потенциальной энергии межмолеку66

(35)

лярного взаимодействия, например, формулой Ленарда Джонса:

ммв ^с

04

где: о* = sa, прн котором ?мк№ = 0 (диаметр столкновения),

? — максимал

страница 18
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201

Скачать книгу "Органическая химия" (17.23Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(21.02.2017)