Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Силы межмолекулярного взаимодействия
Сильнее всего каждый атом притягивается к тем атомам, с которыми он связан в молекуле, между самими молекулами также действуют слабые, но вполне заметные силы притяжения. Поэтому молекулы оказываются как бы слегка «клейкими». Силы, вызываемые электростатическим взаимодействием между частицами вещества, называются вандерваальсовыми (по имени датского физика Ян-Дидерик Ван-дер-Ваальса 1837-1923). Они ответственны за существование трех состояний вещества осуществляющихся при различных температурах: кристаллического, жидкого и газообразного. Температура является мерой тепловой энергии или энергии движения, которой обладает совокупность молекул. При низких температурах молекулы имеют малую энергию движения, и вандерваальсовы силы притяжения удерживают молекулы вместе в упорядоченной плотноупакованной кристаллической структуре или решетке (рис. 1.3, в). Эта ситуация соответствует твердому кристаллическому состоянию. Если к кристаллу подводится энергия, его температура повышается и молекулы все сильнее колеблются относительно своих равновесных положений в кристаллической решетке. При подведении достаточной энергии упорядоченная структура молекулярного кристалла разрушается и молекулы получают возможность свободно скользить одна вдоль другой, хотя они по-прежнему соприкасаются друг с другом (рис. 1.3, б). Эта ситуация соответствует жидкому состоянию, а температура перехода между кристаллическим и жидким состоянием называется температурой плавления (tпл). Жидкость по-прежнему удерживается вандерваальсовыми силами притяжения, хотя молекулы имеют слишком большую энергию движения, чтобы оставаться в фиксированных положениях. Если к жидкости подводится дополнительная энергия, молекулы начинают двигаться достаточно быстро и способны преодолевать вандерваальсовы силы притяжения, полностью отделяясь одна от другой и двигаясь в пространстве по независимым молекулярным траекториям (рис. 1.3, а). Эта ситуация отвечает газовой фазе, а температура перехода между жидкостью и газом называется температурой кипения (tкип). В табл. 1.3 сопоставлены температуры плавления и кипения некоторых веществ, состоящих из молекул. Как правило, молекулам с большей молекулярной массой соответствуют более высокие температуры плавления и кипения, поскольку они имеют большую поверхность, что приводит к большим вандерваальсовым силам притяжения. Так, при p = 101325 Па водород кипит при -252,5 °С, метан — -164,0 °С, а октан следует нагреть до +125,7 °С, чтобы его молекулы отделились одна от другой и перешли в газовую фазу.
Рис. 1.3. Три фазовых состояния вещества. а — в газовой фазе индивидуальные молекулы свободно перемещаются в пространстве, сталкиваются друг с другом и разлетаются в разные стороны. Газ всегда принимает форму того сосуда, в котором он находится, и легко расширяется или сжимается; б — молекулы жидкости соприкасаются друг с другом, но свободно скользят между другими молекулами. Жидкость также принимает форму сосуда, куда ее помещают, но она обладает довольно постоянным объемом; в кристалле молекулы упакованы закономерным образом, из-за чего твердые вещества имеют постоянный объем и определенную форму. Для разрушения или деформации кристалла необходимо выполнить некоторую работу. Табл. 1.3. Температуры плавления и кипения некоторых веществ молекулярного строения
На температуры плавления и кипения сильное влияние оказывают вандерваальсовы силы межмолекулярного взаимодействия связанные с полярностью молекул. Если два атома связаны друг с другом ковалентной связью в результате обобществления пары электронов и неодинаково сильно притягивают к себе эти электроны, то электронная пара смещается в сторону того атома, который притягивает ее сильнее. На этом атоме возникает некоторый избыток отрицательного заряда, записываемый символом d- (а не знаком минус, который означает полный электронный заряд), а на соседнем атоме появляется небольшой положительный заряд d+. Поскольку способность притягивать электроны кислорода (электроотрицательность) больше, чем у водорода, атом кислорода в молекуле воды или метилового спирта несет на себе небольшой отрицательный заряд, а атомы водорода — небольшие положительные заряды (рис. 1.4). Такие молекулы называются полярными, они ведут себя как крошечные электрические диполи. Отрицательный заряд на атоме кислорода притягивает расположенные поблизости положительные заряды, а положительно заряженные атомы водорода притягивают другие отрицательные заряды. Так возникает еще один тип сил притяжения между молекулами, помимо вандерваальсовых сил притяжения. Из-за наличия дополнительных сил взаимодействия между полярными молекулами метанола (метилового спирта) он плавится и кипит при гораздо более высоких температурах, чем метан, который имеет сходные с метанолом размеры молекул. При комнатной температуре метанол представляет собой жидкость, а метан — газ.
В воде силы притяжения между атомами водорода и кислорода, принадлежащими различным молекулам, столь велики, что получили название водородных связей (H -связь). H-связи играют чрезвычайно важную роль в белках и других гигантских молекулах, из которых построены живые организмы. Если бы не полярность молекул воды и наличие между ними H-связей, вода плавилась бы и кипела при более низких температурах, чем даже сероводород. При комнатной температуре она находилась бы в газообразном состоянии, а не в виде наиболее распространенной на Земле жидкости. Рис. 1.4. Связи О-Н в молекулах воды и метанола (метилового спирта) полярны, потому что атом кислорода сильнее притягивает электронную пару и перемещает к себе ее отрицательный заряд; при этом на атоме водорода возникает частичный положительный заряд. Полярность связей играет очень важную роль во взаимодействиях между молекулами.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2021-04-05; просмотров: 72; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.191.29.151 (0.006 с.) |