химический каталог




Биофизика

Автор М.В.Волькенштейн

оллинеарны, то

Uov = -2№/г*. (2.29)

Если дипольные молекулы находятся в состоянии теплового движения в газе или в жидкости, то выражение (2*28) следует усреднить по всем взаимным ориентациям диполей с учетом больцманова фактора ехр(—U/кТ). При достаточно высокой температуре, когда U < кГ, усреднение дает

tfoP~-^4. (2.30)

окТг

4. Индукционные силы. Постоянный диполь молекулы или

атомной группы индуцирует в другой молекуле или группе атомов дипольный момент, с которым он взаимодействует. Дипольный момент, индуцированный электрическим полем с напряженностью Е, равен

р = «Е, (2.31)

где а — поляризуемость, характеризующая способность электронной оболочки смещаться под действием электрического поля. Поляризуемость имеет размерность объема, порядок величины, поляризуемости атомов и малых молекул тот же, что их объемов, т. е. 10~24 см3. В нашем случае напряженность электрического поля диполя в молекуле, отстоящей от него на расстояние г, есть Е = 2р/г3 (если р и г параллельны), и энергия индукционного взаимодействия равна

ипл = -*/2аЕ* -r2ap2/r*. (2.32>

Подобно ?70р, энергия индукционного взаимодействия обратно» пропорциональна шестой степени расстояния, но от температуры не зависит.

Формулы (2.28) — (2.32) справедливы лишь для точечных диполей, т. е. при условии р < Перечисленные взаимодействия являются электростатическими, энергия притяжения или отталкивания вычисляется на основе классической электростатики. Квантовые эффекты практически не существенны.

5. Дисперсионные силы. Взаимодействие валентно насыщенных электронных оболочек атомов и молекул. Это силы, не зависящие от наличия зарядов, дипольных моментов, квадрупольных

моментов и т. д. Таковы, например, силы, действующие между

молекулами N2, 02, С02, благородных газов в их смеси (воздух)

и порознь. Эти силы определяют неидеальное поведение бездипольных газов, их сжижение. Дисперсионные силы ответственны

аа существование молекулярных кристаллов, в частности, кристаллов углеводородов. Дисперсионные силы имеют квантовоме\ ханическую природу, в рамках классической физики нельзя ?объяснить их существование.

Элементарный расчет энергии дисперсионного взаимодействия исходит из представления электронов гармоническими осцилляторами. Между двумя одинаковыми осцилляторами реализуется мгновенное диполь-дипольное взаимодействие, вследствие чего вместо первоначального колебания с частотой ш0 возникают два нормальных колебания с частотами, которые отличаются от (о„ тем больше, чем сильнее взаимодействие. Соответственно изменяется и нулевая энергия колебаний. В отсутствие взаимодействия она равна

= (2.33)

Ъ — постоянная Планка. Множитель 6 получается потому, что каждый электрон-осциллятор предполагается имеющим три степени свободы. При взаимодействии нулевая энергия колебаний равна

*.=т Ч2 [(*+?Г+(* - ?Л+

"+(1 + ^),Л+(1-^П, (2.34)

тле е — заряд электрона, / — коэффициент упругости осциллятора, г—расстояние между осцилляторами. При ^V/r3< 1

3 е4

#0 я» ЗЙю0 — Йю0 д5-А (2.35)

и, следовательно, энергия взаимодействия равна

#дисп = — = —4 1Щ>-?Х- (2.36)

Поместим электрон-осциллятор в электрическое поле Е. Сила еЕ, действующая на электрон, уравновешивается упругой силой /г. Следовательно, индуцированный дипольный момент равен

2

р = ег = jE = aE, (2.37)

где а — поляризуемость осциллятора, равная

лучаем ?

2

(т — масса осциллятора). Подставляя а в выражение (2.36), по3 и

^дисп = — 4- Ъ<*о-ё- (2.39)

Энергия дисперсионного взаимодействия также обратно пропорциональна шестой степени расстояния между взаимодействующими системами. Наличие множителя Ь в выражении (2.39) свидетельствует о квантовомеханической природе дисперсионных сил, впервые раскрытой Лондоном.

Дисперсионные силы имеют универсальное значение для внутри- и межмолекулярных взаимодействий атомных групп п молекул с насыщенными валентными связями.

Силы 3, 4, 5 принято называть ван-дер-ваальсовыми, так как в сумме они определяют межмолекулярное притяжение, ответственное за поправку на давление в уравнении Ван-дер-Ваальса для реальных газов. Поправка на объем определяется взаимным отталкиванием молекул на малых расстояниях, природа которого» также квантовомеханическая.

Порядок величины энергии ван-дер-ваальсовых взаимодействий соответствует теплоте испарения жидкости. Она имеет порядок величины 10 кДж/моль.

6. Водородные связи. Специфические донорно-акцепторныо взаимодействия, создаваемые атомом Н в группах О—Н, N — Н,. F—Н, С1—Н, иногда в S—Н. Водород связывает эти группы с; валентно насыщенными атомами О, N, F, например, в воде:

NoН-..-0—Водородные связи определяют строение и свойства воды, они играют очень важную роль в формировании структур биополимеров; и в их взаимодействиях с малыми молекулами. Энергии водород-ных связей имеют порядок 4—29 кДж/моль. Подробнее о них: рассказано в § 4.3

страница 22
< 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 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228

Скачать книгу "Биофизика" (6.44Mb)


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

 

 

Реклама
Настенные часы Kairos
MT 2542
производственная металлическая компания
ремонт сплит систем тошиба

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
(27.02.2017)