Сили ван-дер-Ваальса - студопедія
Сили Ван-дер-Ваальса - фізичні сили міжмолекулярної взаємодії. Вони залежать від будови взаємодіючих частинок і включають ориентационное, індукційне і дисперсійне взаємодії.
Будь-яка частка має ядро і електронна хмара (якщо це молекула, то сукупність ядер і електронних хмар).
Нехай q + -центр позитивного заряду частинки,
q - - центр негативного заряду частинки.
Якщо позитивний і негативний центри суміщені - частинки неполярних.
Частинки, у яких ці центри розділені, називаються диполями. Такі частинки, а отже і вся речовина, полярні.
Кількісно полярність частки (молекули, атома) характеризується дипольним моментом m
де r - відстань між зарядами.
Речовини подібною природи добре взаємодіють один з одним (полярні з полярними, неполярні з неполярними).
Орієнтаційні. або диполь-дипольна. взаємодія виникає між полярними частинками при взаємодії дипольних моментів.
Потенціал орієнтаційної взаємодії Uор
де m1. m2 - дипольні моменти 1-й і 2-й молекул;
k - постійна Больцмана;
h - відстань між молекулами.
З рівняння випливає, що енергія орієнтаційної тяжіння прямо пропорційна полярності реагують молекул і обернено пропорційна температурі і відстані.
Індукційний тип взаємодії виникає при зближенні полярної і неполярний молекул. Під впливом дипольної молекули у нейтральній перерозподіляється заряд і індукується дипольний момент. Енергія індукційного взаємодії описується рівнянням
де m1 - дипольний момент полярної молекули;
a2 - поляризованість неполярной молекули (поляризованість - здатність електронних оболонок до деформації при впливі електричного поля);
h - відстань між молекулами.
Индукционное взаємодія не залежить від температури.
Дисперсійне взаємодія відіграє основну роль при взаємодії неполярних молекул. У процесі руху електронного хмари розподіл зарядів стає несиметричним (тобто виникають флуктуації електронної хмари), в результаті виникають миттєві диполі, вони є причиною тяжіння молекул.
Енергія дисперсійного взаємодії
де a1. a2 - поляризованість 1-й і 2-й молекул;
I1. I2 - потенціал іонізації 1-й і 2-й молекул;
Дисперсійне взаємодія універсально - воно існує між будь-якими частками незалежно від їх полярності і реакційної здатності. Для полярних молекул Uдіс становить
20%, а для слабополярная досягає 100%.
Отже, енергія міжмолекулярної взаємодії є результатом трьох складових. Вона залежить від відстані, дипольного моменту, поляризуемости і потенціалу іонізації реагуючих молекул і слабо залежить від температури.