Электрические свойства молекул и межмолекулярные связи — справочник студента

Задание А6 ЕГЭ по химии —

Вещества молекулярного и немолекулярного строения. Тип кристаллической решетки. Зависимость свойств веществ от их состава и строения.

• 
• Темы, которые нужно знать:
• Давайте определим свойства веществ молекулярного строения и немолекулярного.

Вещества молекулярного строения	Вещества немолекулярного строения
Состоят из молекул. Агрегатное состояние: твердое, жидкое,газообразное. t плавления и кипения — низкие. Примеры: O2 — газ, H2O — жидкость, N2O5 — твердое вещество	Состоят из атомов или ионов. Агрегатное состояние в основном твердое. t плавления и кипения — высокие. Примеры: простые вещества: С, Сu; сложные вещества: SiO2 (тв), NaH, NaCl

 Типы кристаллических решеток

1. Ионная кристаллическая решетка — характерна для соединений с ионной связью, в узлах решетки находятся, соответственно, ионы. Связи очень прочные, поэтому и температуры плавления высокие. Ее образуют неорганические соли, основания, основные оксиды, органические соли.
   
2. Атомная кристаллическая решетка — связь — ковалентная, очень прочная. Примером может служить алмаз — вещество, имеющее максимальный показатель твердости, очень низкая растворимость, малореакционноспособны.
   Характерна для B, Si, Ge, силициды  (Si4- ), карбиды и нитриды бора, SiO2
   
   
3. Молекулярная кристаллическая решетка — состоит из молекул, которые удерживаются между собой межмолекулярными связями, поэтому они непрочные — низкие температуры плавления, неэлектропроводны.  Молекулярную кристаллическую решетку имеют все твердые вещества с полярной или неполярной ковалентной связью: J2, S2, твердый CO2 («сухой лед»), твердые органические вещества (кроме солей) и т.д.
   
4. Металлическая кристаллическая решетка — в узлах содержит атомы и ионы металлов. Очень прочная металлическая связь со всеми характерными свойствами: делокализованное электронное облако, электро- и теплопроводность, металлический блеск,  пластичность, ковкость.

 
Получается, что металлическая и атомарная кристаллические решетки схожи, но есть  основное отличие — вещества с металлической решеткой проводят электрический ток и пластичны.
 

Для определения типа кристаллической решетки необходимо сначала определить — имеет вещество молекулярное или немолекулярное строение, затем уже определить вид химической связи и по нему уже выбирать вариант решетки.

Обсуждение: «Молекулярное и немолекулярное строение»

(Правила комментирования)

Источник: https://distant-lessons.ru/molekulyarnoe-i-nemolekulyarnoe-stroenie.html

Вопрос 8 межмолекулярное взаимодействие

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 3Следующая ⇒

• Как известно, молекулы в целом электронейтральны, но между ними есть межмолекулярные силы, называемые Ван-дер-Ваальсовыми, имеющие, также как и силы связи, между атомами электрическую природу, но гораздо слабее, проявляются на значительно больших расстояниях и характеризуются отсутствием насыщаемости.
• Различают 3 типа межмолекулярного взаимодействия, обусловленного электростатическим притяжением молекул:
• 1) ориентационное 2) индукционное 3)дисперсионное

1. Ориентационное (диполь-дипольное) осуществляется между двумя полярными
2. молекулами, которые ориентируются относительно друг друга противоположными полюсами.
3. Чем выше электрический момент диполя расстояние между ними, тем больше энергия такого взаимодействия.
4. Индукционное — взаимодействие между полярной и неполярной молекулами.
5. Полярная молекула индуцирует (наводит) временный дипольный момент, и
6. обе молекулы взаимодействуют как диполи.

Дисперсионное — взаимодействие между двумя неполярными молекулами, в которых также возникает мгновенно наведенный диполь. Согласно квантовомеханическим представлениям, мгновенные диполи в системе взаимодействующих частиц возникают синхронно.

Одной из разновидностей межмолекулярного взаимодействия является водородная связь, которая осуществляется между атомом водорода одной молекулы и атомом сильно электроотрицательного элемента другой ( F, O, N, Cl, S ). За счет чего связи H-F, H-O, H-N сильно поляризованы и атом водорода имеет положительный эффективный заряд +δ а F, O, N заряжены отрицательно, и возникают силы кулоновского взаимодействия.

Однако, в отличии от обычного диполь-дипольного взаимодействия, по современным представлениям, механизм возникновения водородной связи в значительной степени обусловлен и донорно-акцепторным взаимодействием, где донор — атом электроотрицательного элемента одной молекулы, а акцептор — атом водорода другой. Поэтому водородная связь обладает свойствами насыщаемости и направленности, во многом определяя структуру вещества в конденсированном состоянии, например кристаллическую структуру льда, где каждый атом кислорода тетраэдрически связан с 4-мя атомами водорода — двумя ковалентными и двумя водородными связями. Водородная связь влияет на химические и физические свойства. В частности, аномально высокие tпл. и tкип. у H2O, HF, NH3 объясняются образованием ассоциатов за счет водородной связи.

Кроме межмолекулярной водородной связи возможна внутримолекулярная

(салициловая кислота)

Основные вещества биологического процесса, такие как белки, жиры, углеводы образованы водородными связями. В гигантской белковой молекуле сотни водородных связей. Они обуславливают образование двойной спирали нуклеиновых кислот, обеспечивающих передачу информации в живом организме.

Характер химических связей между атомами оказывает влияние на физические и химические свойства веществ.

Наличием водородных связей объясняется более высокая точка кипения воды, по сравнению с другими хальководородами ( H2O, H2S, H2Se, H2Te) т.к. на разрыв водородных связей нужна дополнительная энергия.

Свойства веществ с ионной связью отличаются от свойств веществ с неполярной ковалентной связью: имеют высокие tкип. и tпл., в расплавленном состояния обладают электропроводностью, в воде диссоциируют на ионы.

А вещества с полярными ковалентными связями занимают между ними промежуточное положение.

⇐ Предыдущая123Следующая ⇒

Рекомендуемые страницы:

Источник: https://lektsia.com/5x35dd.html

Три вида межмолекулярного взаимодействия

Задача 279. Какова природа сил Ван-дер-Ваальса? Какой вид взаимодействия между частицами приводит к переходу в 

конденсированное состояние Не, N2, НI, С12, ВF3, Н2O? 

Решение:

Задача 279. Какова природа сил Ван-дер-Ваальса? Какой вид взаимодействия между частицами приводит к переходу в 

конденсированное состояние Не, N2, НI, С12, ВF3, Н2O? 

Решение:В веществах с молекулярной структурой, а также в инертных газах, проявляются силы межмолекулярного взаимодействия – силы Ван-дер-Ваальса. Они слабее сил, приводящих к образованию ковалентной связи, но проявляются они на больших расстояниях. Различают три вида межмолекулярного взаимодействия: ориентационное, индукционное и дисперсионное.

а) Ориентационные силы возникают между молекулами с постоянными электрическими дипольными моментами, т.е. между молекулами, у которых есть положительный и отрицательный полюса. Электростатические силы стремятся расположить молекулы упорядоченно так, чтобы векторы электрических дипольных моментов были ориентированы вдоль  одной прямой. 

В конденсированном состоянии молекулярные диполи ориентируются друг относительно друга противоположно заряжёнными полюсами, вследствие чего и наблюдается их взаимное притяжение. Так полярные молекулы Н2О в конденсированном состоянии ориентируются друг относительно друга противоположно заряжёнными полюсами:  

Такое же взаимодействие наблюдается и между молекулами HI, хотя молекула HI – слабый диполь. Молекула HI имеет очень большую деформируемость, поэтому внешние электроны атома йода крупные и поэтому ориентационное взаимодействие очень малое, будут наблюдаться дисперсионные силы межмолекулярного взаимодействия.б) Индукционные силы взаимодействия возникают между молекулами с дипольным моментом равным нулю, но при этом способных поляризоваться. Причина появления индуцированных диполей обычно состоит в том, что каждый атом создаёт вблизи себя электрическое поле, оказывающее поляризующее действие на ближайший атом соседней молекулы. Молекула поляризуется, и образовавшийся индукционный диполь в свою очередь поляризует соседние молекулы. В результате происходит взаимное притяжение молекул друг к другу. Такое индукционное взаимодействие наблюдается и у веществ с полярными молекулами, но притяжение при этом значительно слабее ориентационного.  Так в неполярной молекуле BF3 наблюдается возникновение индуцированных диполей. в) Дисперсионные силы межмолекулярного взаимодействия имеют место во всех веществах, находящихся в конденсированном состоянии. Возникают они из-за того, что в атомах происходит движение электронов, а также колебание ядер, и связанное с этим непрерывное изменение взаимного положения электронов и ядер вызывает появление мгновенных диполей. При этом в твёрдом или жидком состоянии вещества ближайшие участки соседних молекул относительно друг друга оказываются заряжёнными электричеством противоположного знака, что приводит к их притяжению. Действием дисперсионных сил объясняется переход N2, Cl2 и Не в жидкое состояние. Относительная величина рассмотренных видов межмолекулярных сил зависит от полярности и от поляризуемости молекул вещества. Чем больше полярность молекул, тем больше ориентационные силы. Чем больше деформируемость, чем слабее связаны внешние электроны атомов, тем значительнее дисперсионные силы. Таким образом, ориентационные силы межмолекулярного взаимодействия преобладают  в относительно сильно

поляризованных молекулах Н2О. В слабополяризованной, но сильно деформированной молекуле HI будут преобладать дисперсионные силы межмолекулярного взаимодействия над ориентационными силами. В молекуле HI на долю ориентационных сил межмолекулярного взаимодействия приходится 0,1%, а на долю дисперсионных сил – 99,5%. 

Индукционные силы взаимодействия преобладают в молекулах BF3. В молекулах N2 и Cl2 преобладают дисперсионные силы взаимодействия. В Не дисперсионное взаимодействие является единственным взаимодействием  между атомами, которое приводит к его конденсации.

Задачи 280.

 Температуры кипения ВF3, ВСI3, ВВг3 и ВI3 соответственно равны 172, 286, 364, 483 К. Объяснить наблюдаемую закономерность.  Решение:С ростом порядковых номеров галогенов увеличиваются размеры из атомов при сохранении аналогичной структуры внешнего слоя атомов и ионов.

Поэтому поляризуемость атомов возрастает в ряду I, Cl, Br, F вследствие чего возрастают и силы дисперсионного взаимодействия между молекулами борогалогена.

Отрыв молекул друг от друга, происходящий при переходе вещества в конденсированное состояние, требует большей затраты энергии, что и приводит к повышению температуры кипения в ряду веществ ВF3, ВСI3, ВВг3, ВI3.

Задача 281. Температуры кипения NF3, РF3 и AsF3 соответственно равны 144, 178, 336 К. Объяснить наблюдаемую закономерность.Решение:Азот, фосфор и мышьяк имеют аналогичную структуру внешнего электронного слоя атомов ns2np3. С ростом порядкового номера в подгруппе атомов элементов увеличиваются размеры их радиусов.

 Поэтому поляризуемость атомов возрастает в ряду N, P, As вследствие чего возрастают и силы дисперсионного взаимодействия между молекулами вещества. Отрыв молекул друг от друга, происходящий при переходе вещества в конденсированное состояние, требует большей затраты энергии, что и приводит к повышению температуры кипения в ряду веществ NF3, РF3, AsF3.

Задача 282. Ниже приведены температуры кипения  Ткип., теплоты испарения  исп.  и дипольные моменты D в некоторых рядах сходных соединений: 

Объяснить, почему в каждом ряду соединений при монотонном изменении полярности молекул, Ткип. и исп.  изменяются немонотонно.Решение:В рядах сходных соединений наблюдается рост порядкового номера атомов элементов. С ростом порядкового номера элементов увеличиваются размеры их атомов при сохранении аналогичной структуры внешнего электронного слоя атома. Поэтому поляризуемость атомов возрастает, вследствие чего возрастают и силы дисперсионного взаимодействия между молекулами веществ. Отрыв молекул друг от друга, происходящий при переходе вещества из жидкого состояния в газообразное состояние, требует всё большей затраты энергии. Это и приводит к повышению температуры кипения и энтальпии испарения веществ в каждом из рядов веществ. 

Монотонность повышения Ткип. и  исп. при монотонном изменении полярности молекул в каждом ряду веществ нарушается из-за того, что атомы фтора, кислорода и азота обладают высокой электроотрицательностью и при этом образуют сильно полярные вещества. Благодаря высокой электроотрицательности эти элементов вещества HF, H2O и NH3 могут образовывать водородные связи, которые дополнительно упрочняют связь этих молекул в жидком состоянии, потому что к энергии дисперсионного взаимодействия между молекулами дополнительно присоединяется энергия водородных связей между ними. При переходе веществ в конденсированное состояние дополнительная затрата энергии на разрыв водородных связей. Благодаря разнице электроотрицательностей между атомами водорода и сурьмы (0,29) между молекулами SbH3 действуют более значительные силы (ориентационные)  межмолекулярного взаимодействия, что и объясняет большее значение и этого вещества по сравнению с арсином и фосфином.

Источник: http://buzani.ru/zadachi/khimiya-glinka/1127-mezhmolekulyarnoe-vzaimodejstvie-zadachi-1050-

Межмолекулярные взаимодействия

Нужна помощь в написании работы?

Межмолекулярное взаимодействие — взаимодействие, не приводящее к разрыву или образованию новых химических связей.

Силы притяжения, действующие между молекулами на больших расстояниях (от 5-8 до 100 Å), называются силами Ван-дер-Ваальса и представляют собой кулоновские силы, возникающие между электронами и ядрами двух молекул.

При небольшом смещении отрицательных и положительных зарядов в нейтральной молекуле она перестает быть неполярной, превращаясь в электрический диполь. Имеются молекулы, обладающие постоянным электрическим дипольным моментом и называющиеся полярными.

При сближении они стремятся развернуться так, чтобы их обращенные друг к другу стороны были заряжены разноименно. В этом случае суммарная сила притяжения между зарядами больше, чем суммарная сила отталкивания, поэтому полярные молекулы притягиваются.

Эти электростатические силы иногда называют дипольно-ориентационными.

Поляризация может быть обусловлена также деформацией электронной оболочки неполярной молекулы под влиянием электрического поля полярной (индуцированный диполь), что всегда приводит к понижению энергии системы и притяжению молекул.

Такие силы межмолекулярного взаимодействия называют поляризационными (индукционными). Межмолекулярное взаимодействие может быть связано также с переносом электронного заряда с одной молекулы на другую.

Перенос заряда происходит при перекрывании электронных оболочек молекул, если их сродство к электрону различно. Перенос заряда можно рассматривать как предельный случай поляризации.

При сближении неполярных молекул электрические поля составляющих их зарядов быстро меняются во времени и лишь в среднем компенсируют друг друга в различных точках пространства. Поэтому при сближении молекулы поляризуют друг друга, причем обращенные друг к другу стороны поляризованных молекул обладают зарядами противоположного знака.

В результате взаимно поляризованные молекулы притягивают друг друга. Такие силы межмолекулярного взаимодействия называются дисперсионными (лондоновскими). Они действуют между любыми атомами и молекулами независимо от их строения.

Таким образом, различают три вида сил Ван-дер-Ваальса: электростатические (дипольно-ориентационные), поляризационые (индукционные) и дисперсионные.

Источник: https://students-library.com/library/read/82550-mezmolekularnye-vzaimodejstvia

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Cтраница 1

Электрические свойства молекул являются важными характеристиками строения молекул.

�зучение электрических свойств позволяет установить закономерности, связывающие эти свойства со строением молекул.

Знание электрических свойств необходимо для понимания явлений, происходящих РїСЂРё помещении молекул РІ электрическое поле, Рё РїСЂРё изучении межмолекулярного взаимодействия.  [1]

Р’ молекулах первого типа центры отрицательных Рё положительных электрических зарядов РЅРµ совпадают; Рє таким молекулам, РІ частности, относятся молекулы РІРѕРґС‹.  [2]

РџРѕ СЃРІРѕРёРј электрическим свойствам молекулы диэлектрика эквивалентны электрическим диполям СЃ моментом pe ql, РіРґРµ q — суммарная величина положительных ( или равных РёРј отрицательных) зарядов молекулы, / — расстояние между центрами тяжести положительных Рё отрицательных зарядов. Если РІ отсутствие внешнего электрического поля / 0, то диэлектрики называются неполярными, если РІ тех же условиях / 7 0, С‚ диэлектрики называются полярными.  [3]

Рассмотрим для примера РІРѕРїСЂРѕСЃ РѕР± электрических свойствах молекул.  [4]

Численное значение диэлектрической постоянной вещества определяется электрическими свойствами молекул Рё числом РёС… РІ единице объема.  [5]

Численное значение диэлектрической постоянной вещества определяется электрическими свойствами молекул Рё числом РёС… РІ единице объема. Чем больше полярность Рё поляризуемость вещества, тем более велика диэлектрическая постоянная.  [7]

• Напомним сказанное там Рё вслед Р·Р° этим рассмотрим, как влия-СЋС‚ электрические свойства молекул РЅР° поле РІ РґРё-электрике.  [8]
• Как следует РёР· предыдущего, возникновение инфракрасных спектров Рё спектров комбинационного рассеяния связано СЃ электрическими свойствами молекулы — электрическим дипольньш моментом Рё поляризуемостью.  [9]
• Как следует РёР· предыдущего, возникновение инфракрасных спектров Рё спектров комбинационного рассеяния связано СЃ электрическими свойствами молекулы — электрическим дипольным моментом Рё поляризуемостью.  [10]

Дипольный момент ц, напротив, определяет полярность растворителя на молекулярном уровне, он характеризует электрические свойства молекулы как сисгемы заряженных частиц.

РЈ неполярных молекул РІ отсутствие внешнего электрического поля РѕРЅ равен нулю, полярные молекулы имеют собственный постоянный дипольный момент, равный произведению расстояния между центрами тяжести положительного Рё отрицательного зарядов РЅР° РёС… величину. Поляризация вещества РІРѕ внешнем электрическом поле обусловлена дипольным моментом молекул. Дипольный момент дополняет диэлектрическую проницаемость РїСЂРё характеристике полярности вещества.  [11]

Данные табл. 2Рі показывают, что величины kT РІ первом приближении коррелируют СЃ температурой кипения Рё что отклонения РѕС‚ этой корреляции связаны СЃ электрическими свойствами молекул.  [12]

Р�сследование электрических характеристик молекул дает важную информацию Рѕ распределении зарядов РІ молекуле Рё открывает возможность установления РјРЅРѕРіРёС… свойств молекулы, обусловленных ее электрической симметрией. РџСЂРё этом следует выбирать такие электрические свойства молекул, которые были Р±С‹ доступны теоретической интерпретации. Классическая теория поляризации диэлектриков показывает, что подобные свойства молекул проявляются РІ поведении вещества РІ электрическом поле.  [14]

Эти методы позволили получить ценные сведения Рѕ молекулярном весе, форме Рё общих электрических свойствах молекул; однако РѕРЅРё РЅРµ дают решения более детальных РІРѕРїСЂРѕСЃРѕРІ стереохимии Рё поэтому РЅРµ рассматриваются РІ этой главе.  [15]

Страницы:      1    2

Источник: https://www.ngpedia.ru/id413679p1.html

Межмолекулярные связи

Это связи, установленные между макромолекулами клеевого мате­риала и активными центрами поверхностного слоя подложки. Дан­ные тип связей является обратимым, однако, по мнению многих ис­следователей, именно они определяют процессы смачивания и растекания клея по подложке.

Донорно-акцепторное (кислотно-основное) взаимодействие. Данный тип взаимодействия между клеем и подложкой является ос­новным, что связано с тем, что для образования ковалентных связей требуется полное перекрытие орбиталей, тогда как в действительно­сти эти процессы происходят лишь частично.

Кислота рассматрива­ется как акцептор электронов, основание — как донор. Водородные связи являются частным случаем донорно-акцепторных. Их величи­на обычно составляет 40 кДж/моль.

Пример образования водородной связи: взаимодействие между орбиталью у асимметричной связи типа О-N или N-H и орбитали атома, например, О, N, F или СУ характерно для межмолекулярных физико-химических связей.

Такой тип взаимодействий характерен между участками макромо­лекул, являющимися донорами электронов (основание Льюиса) и ак­цепторами электронов (кислота Льюиса). Часто в этом случае говорят о кислотно-основном взаимодействии.

Однако по этой причине объяс­няется и некоторая путаница, когда рассматривают функциональные группы исключительно в качестве доноров или только акцепторов элект­ронов. Из приведенной схемы следует, что ни материал подложки, ни материал клея не являются только донора­ми или только акцепторами, каждый одновременно донор и акцептор.

Например, пограничный слой подложки больше акцептор, чем донор, относительно одного клея и больше донор, чем акцеп­тор, относительно второго клея.

Некорректно пытаться однозначно какой-либо клеевой материал или материал-подложку определить в качестве основы (донора) или кислоты (акцептора). Каждый обладает двумя характерными свой­ствами (донор D.

Описание механизма образования физико-химических связей между границами орбиталей очень упрощено.

Причин возникнове­ния дестабилизирующих взаимодействий обычно не уточняют, так же как и не учитывают роль электростатической части энергии свя­зи, которая вместе с поляризованностью групп позволяет устанавли­вать отличия между свойствами доноров (основ) и акцепторов (кис­лот). Предлагаемая модель является упрощенной, однако она иллюстрирует главное, что при кислотно-основном взаимодействии происходит образование двух типов связи.

Могут возникать ситуации, при которых не происходит взаимо­действий между функциональными группами:

• между идентичными функциональными группами, встречающи­мися в полярных жидкостях, например воды, этиленгликоля, гли­церина и пр., для которых взаимодействия являются одинаковыми.
• асимметричными или сильно полярными молекулами. В этом случае одно из двух взаимодействий DA. или A.D. равно нулю, т.е. имеет место монополярный характер взаимодействия.

Ван-дер-Ваальсовое взаимодействие (или Лифшиц-Ван-дер-Ваальсовое). Такой тип связей возникает, если имеет место взаимодействие элект­рически нейтральных объектов и дисперсионные силы вызваны вза­имодействием мгновенных диполей, вызванных флуктуацией элект­ронной плотности.
Дисперсионные силы (Лондоновские силы).

Каждый из атомов двух соседних макромолекул имеет определен­ное распределение положительных (ядра) и отрицательных (элект­роны) зарядов, на которые влияют соседние макромолекулы. При этом происходит взаимная поляризации и возникают связи, которые являются достаточно слабыми (2 кДж/моль).

Такой тип связей ха­рактерен для большинства атомов, что и обеспечивает в итоге увели­чение адгезионного взаимодействия.

Лондоновские силы, чаще называемые дисперсионными силами, являются основными ответственными за когезию жидкостей (как полярных, так и неполярных), полимеров и различных твердых тел, а также за величину адгезионного взаимодействия, которое между ними возникает.

Индукционные силы (Кеезомовские силы). Любая молекула или любой фрагмент макромолекулы, имеющий функциональную группу, представляет собой диполь, способный вза­имодействовать с соседним диполем для создания энергетически сла­бой связи (порядка 10 кДж/моль).

В отличие от дисперсионных, индукционные силы не вносят су­щественный вклад в когезионную прочность материала. Исключе­нием являются целлюлоза и сложные полиэфиры, для которых такое взаимодействие играет решающую роль, особенно при получении высокопрочных волокон.

Ориентационные силы (Дебаевские силы). Неполярная связь, также может рассматриваться как диполь, если будет иметь место некоторое смещение зарядов.

В этом случае возникают достаточно слабые связи (5 кДж/моль), кото­рые некоторые исследователи рассматривают в качестве несуществен­ных по сравнению с другими межмолекулярными связями.

Синтез по модели элементарных взаимодействий. В процессе адгезионного взаимодействия участвуют все типы Ван-дер-Ваальсовых связей (ориентационные, дисперсионные, индукци­онные). Очень важную роль играют водородные связи, энергия ко­торых в отдельных случаях превышает величину Ван-дер-Ваальсового взаимодействия.

Самый существенный вклад вносят донорно-акцепторные связи. Наиболее прочными являются связи, образованные переносом заряда от донора к акцептору. Между молекулами клея и поверхностными слоями подложки могут также образовываться хи­мические связи, среди которых наибольший вклад вносят ковалент­ные связи.

Химические связи являются наиболее прочными.

Следует учитывать, что в такие взаимодействия вступают не от­дельные макромолекулы, а конденсированные фазы. Эта модель была впервые предложена Лифшицем. Свой вклад в величину адгезион­ного взаимодействия вносят все выше рассмотренные факторы: ме­ханические, электрические и адсорбционные.

Источник: http://www.technologywood.ru/skleivanie-drevesiny/mezhmolekulyarnye-svyazi.html

Характеристика межмолекулярных взаимодействий как остаточных (вторичных) от типа химической связи элементов

Известно, что существование молекулярных веществ в виде конденсированных жидких и твердых фаз, а также их свойства в значительной степени определяются энергией межмолекулярного взаимодействия (ММВ). Полную энергию ММВ можно оценить через энергию когезии.

В свою очередь мерой энергии когезии для низкомолекулярных жидкостей служат температура и энтальпия испарения.

Оценить величину энергии ван-дер- ваальсового (ВДВ) ММВ также можно и с помощью квантово-химических методов, но подобные расчеты сложны и реально возможны лишь для наиболее простых систем.

В то же самое время конечные свойства материалов, построенных из молекулярных (т.е.

преимущественно ковалентных) соединений, термодинамические свойства газов, жидкостей [43, 44] и твердых тел, их кинетические характеристики и другие свойства (коэффициенты диффузии, теплопроводности и т.д.

), физико-химические свойства веществ и полимерных материалов [45], включая электрические свойства молекул [46]), в значительной мере определяются энергией межмолекулярного взаимодействия (ММВ) отдельных молекул друг с другом.

ММВ делятся на универсальные (ван-дер-ваальсовые (ВДВ), неспецифические) и специфические (обменное отталкивание и взаимодействие с переносом заряда) [47, 48], действующие на расстоянии 0,3-0,5 нм.

К первым традиционно относят дальнодействующие ориентационные, индукционные, дисперсионные взаимодействия, проявляющие известную универсальность на больших расстояниях, ко вторым — близкодействующие силы отталкивания, с переносом заряда Некоторые авторы [48] к универсальным относят и часть обменных взаимодействий, определяющих силы отталкивания, не зависящие от взаимной ориентации молекул. Однако при этом в данной области химии существует ряд серьезных методологических и классификационных проблем [12]. До сих пор в среде ученых отсутствует однозначная трактовка таких понятий как химическая связь и ее разновидности (ковалентная, ионная и металлическая химическая связь), а также водородная, ван-дер-вальсовая и межмолекулярная или внутримолекулярная (физические) связи. При этом в случае водородной связи H — F можно говорить о том, что она имеет промежуточный характер между химической и физической.

Известно, что гексагональную плотноупакованную кристаллическую решетку имеют многие металлы, но отношение с/а = 1,633, соответствующее сферической симметрии их катионов, имеют лишь Mg и Со. Отклонение с/а от 1,633 объясняется наличием доли ковалентной связи в металлической и возникающей в результате этого несферической симметрии атомов [50].

При этом, одни ученые [49], относят ван-дер-ваальсовые связи к химическим, другие высказывают гипотезу о вторичности, или остаточности, ван-дер-ваальсовых межмолекулярных связей от химических [51-54]. Например, об этом упоминается еще X.

Марком в 1940 году [53]: «Опыт показывает, что даже после насыщения первичных валентностей внутри образующихся молекул, остаются действующие силы, которые обычно известны как остаточные или вторичные валентности».

Таким образом, достаточно часто межмолекулярное взаимодействие рассматривается как остаточное, или вторичное, от химического взаимодействия.

Однако попыток количественной оценки влияния характера химической связи на тип и энергию ММВ до последнего времени не делалось.

Ниже приведены оригинальные данные авторов настоящего учебника по оценке влияния химической связи на ММВ, полученные в соавторстве с доцентом, к.т.н. П.Б. Шибаевым [55-58], направленные на количественную оценку влияния химических компонент связи на ММВ.

Наиболее просто и доступно продемонстрировать зависимость ММВ от химической связи можно через определение характера влияния компонент химической гомо- и гетероядерной связи (степеней ковалентности, ме- талличности и ионности) на компоненты и энергию ММВ в низкомолекулярных соединениях, типа галогенов и галогеноводородов.

Универсальную энергию ВДВ ММВ Еу„ в галогенах и галогеноводо- родах можно оценить по формулам (5.1), (5.2) и (5.3) путем расчета и последующего сложения дисперсионной Е°, ориентационной Ес и индукционной Е1 энергий.

При этом для оценки Е° достаточно ограничиться первым ненулевым членом в гамильтониане взаимодействия, а для оценки Ес и Е1 ограничиться рассмотрением диполя.

Величина межмолекулярного расстояния г была принята равной 0,36 нм.

где г — расстояние между молекулами, а — поляризуемость молекул (табл. 5.2), N — число валентных электронов.

где р — дипольный момент молекул; к — постоянная Больцмана; Т — абсолютная температура;

Источник: https://bstudy.net/651696/estestvoznanie/harakteristika_mezhmolekulyarnyh_vzaimodeystviy_ostatochnyh_vtorichnyh_tipa_himicheskoy_svyazi_elementov

Типы химической связи

Темы кодификатора ЕГЭ: Ковалентная химическая связь, ее разновидности и механизмы образования. Характеристики ковалентной связи (полярность и энергия связи). Ионная связь. Металлическая связь. Водородная связь

Внутримолекулярные химические связи

Сначала рассмотрим связи, которые возникают между частицами внутри молекул. Такие связи называют внутримолекулярными.

Химическая связь между атомами химических элементов имеет электростатическую природу и образуется за счет взаимодействия внешних (валентных) электронов, в большей или меньшей степени удерживаемых положительно заряженными ядрами связываемых атомов.

Ключевое понятие здесь – ЭЛЕКТРООТРИЦАТЕЛЬНОСТЬ. Именно она определяет тип химической связи между атомами и свойства этой связи.

Электроотрицательность χ – это способность атома притягивать (удерживать) внешние (валентные) электроны. Электроотрицательность определяется степенью притяжения внешних электронов к ядру и зависит, преимущественно, от радиуса атома и заряда ядра.

Важно отметить, что в различных источниках можно встретить разные шкалы и таблицы значений электроотрицательности. Этого не стоит пугаться, поскольку при образовании химической связи играет роль разность электроотрицательностей атомов, а она примерно одинакова в любой системе.

Если один из атомов в химической связи  А:В сильнее притягивает электроны, то электронная пара смещается к нему. Чем больше разность электроотрицательностей атомов, тем сильнее смещается электронная пара.

Если значения электроотрицательностей взаимодействующих атомов равны или примерно равны: ЭО(А)≈ЭО(В), то общая электронная пара не смещается ни к одному из атомов: А : В. Такая связь называется ковалентной неполярной.

Если электроотрицательности взаимодействующих атомов отличаются, но не сильно (разница электроотрицательностей примерно от 0,4 до 2: 0,4

Источник: https://chemege.ru/chembonds/