nekrasovI (1114433), страница 34

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 34)

'-э 1 бгаамамтымааг По общему характеру проявления межмочь г лекулярные силы принципиально отличаются рве. 111.32. Схема еал пра- от кулоновских своей однозначностью. Если тяжевпв а отталкввакац кулоновское взаимодействие может выра- жаться и в притяжении (при разноименных зарядах частиц), и в отталкивании (при одноименных зарядах), то межмолекулярные силы проявляются только в п р н тя ж ен и и. Однако при очень тесном сближении любых частиц начинает резко сказываться взаимное отталкивание их внешних электронных слоев.

Возникающие подобным образом силы отталкивания, чрезвычайно значительные в условиях непосредственного контакта частиц, вместе с тем ослабевают по мере увеличения расстояния гораздо быстрее снл притяжения (рис. П1-52). В результате общее взаимодействие частиц при нх сближении выражается сначала все возрастающим взаимным притяжением, которое затем ослабевает и, наконец, переходит в отталкивание. Расстояние между центрами частиц (г(), при котором притяжение уравновешивается отталкиванием, отвечает устойчивому равновесию и является характерным для пространственной структуры соответствующего вещества.

Дополнения 1) Характеризуя взаямодейетепе частиц, часто приходится говорить яе о силе, э об энергии ях взаимодействия (т. е. о той работе, которую аеобходамо зетретпть для полного отделения частяц друг от друга). В этом случае знаменатель уравнеяяя основного законе электростатвкв содержит уже не квадрат, а и е р в у ю степень расстояния.

Если Я~ и 2з — заряды двух частиц (в г-едякпцах), е а' — расстояние между ях цеятрамч е аягетремех, то ввергая кулаковского взаимодействия этвх частиц (я вакууме) ревва 332 Я,Ятн( югах/моль. Ход изменения этой зяергвя в завпеямоетя от расстояппя показав ва рпе. !П-33 (длв точечкых частац). ь Веа-дер-Веалье впервые (1373 г.) дал ураеяепае газового состояния, учятыэею. щее вэаамное пратяжеяпе молекул. 5 1. Межмолекуллные сыды 105 2) В случае химически однотипных атомов (например, инертных газов) прочность связи внешних электронов определяется прежде всего их расстоянием от ядра, кото.

рое может быть грубо оценено по числу электронных слоев атома: чем больше таких слоев, тем слабее связаны с ядром электроны самого внешнего из инх. Поэтому с увеличением чиста электронных слоев в химически олнотипл иых атомах деформируемость нх возрастает. Например, при Е гб,з!те переходе от Не (! электронный слой) к Хе (5 слоев) она гп ' увеличивается в 20 раз.

В 3) Из-за наличия межатомных взаимодействий деформируемость м а л е к у л ы не является простой суммой леформируемостей образующих ее атомов. Олнако значение 4 В удадеииости внешнего электронного слоя каждого нз Ф атомов от ядра сохраняет свою силу. Другим важным фактором является сама а т о м н о с т ь молекулы: чем больше в ней атомов, тем при прочих равных условиях выше и общая ее деформируемость.

Так как и увеличение числа электронных слоев в каждом атоме (сопряженное с возрастанием атомного веса), и увеличение числа атомов в молекуле приводят к возрастанию ее массы, обычно наблюдается, что в ряду химически схолных частиц деформнруемость возрастает по мере увеличения молекулярного веса. 4) Так как деформируемость сложных частиц по разным направлениям различна, возникающий при деформации полярной молекулы индуцнрованный диполь может не совпасть по направлению с постоянным. В этом случае результирующий диполь представляет собой геометрическую сумму обеих составляющих (находимую по правилу параллелограмма). Пряспособление молекул к условннм, налагаемым внешним электрическим полем, осуществляется за время порялка !О-' сек.

5) Деформация молекул в электрическом поле связана с преодолением их сопротивления изменению структуры н практически не зависит от температуры. Напротив, орзеитацня сводится к преодолению беспорядочного расположения молекул, обусловленного нх тепловым движением. Чем выше температура, тем интенсивнее это движение и тем, следовательно, более затрудненной стаиовнтсн ориентация.

Поэтому ориен. тациоиная часть поляризации (а вместе с ней н поляризация п о л я р н ы х молекул) при повышении температуры уменьшается, тогда как деформационная часть (н обусловленная только ею по. л ляризация н еп ол яр н ых молекул) остается неизменной. Ъ 6) Из изложенного вытекает принцип основного экспериментального метода изучения полярности молекул и их деформируемости. Если иа Вдуг ВВВ7 Врцг пут Вгю5;0 лиаграмме (рнс. Н!-54) по оси абсцисс откладывать величины, обратные абсолютной температуре Рис.

1!1-зе. Зееисииость полярилеиии молекулы от темперетуры. (!/Т), при которой производятся измерение поляризации, а значения послелией откладывать по осн ординат, то лля каждого данного типа молекул экспериментально определяемые точки укладываются, кан правило, на одной прямой линии. Если такая линна идет па. раллельно оси абсцисс (А, рнс, П1-54), это значит, что поляризация молекул данного типа ие зависит от температуры, т. е. что данные молекулы пеполярны. Чем больше угол наклона прямой к осн абспнсс, т. е. чем сильнее зависимость поляризации от тем.

пературы, тем больше ориентацпонная часть поляризации молекул, а следовательно, и их полярность. Исходя из числового значения угла наклона, можно вычислить величину постоянного диполя данных молекул. С другой стороны, отрезки, отсекаемые иа оси ординат продолжениями экспернментальныт прямых, являются яепосредствеиной мерой, испытываемой молекулами в данном электрическом поле деформации, Действительно. г и,Я 5 7 В !Об 111. Оснолнаг яредгтлллглих о шьутреннгм гуроеннп егцтггтеп по .Оженне осн ординат отвечает бесконечно высокой температуре, при которой ориентэционная часть поляризации становится равной нулю и вся ояа обусловливается только деформационным эффектом.

Из прямых рнс. !Псб4 можно, следовательно, вывестн электрнчесную характеристику молекул. Так, прямая Б отвечает молекутам с большим постоянным днполем и малой деформируемостью, прямая  — молекулам с малым постоянным диполем п большой деформируемостью н т. д. Ч) Изложенное в основном тексте по вопросу о межмолекулнрных силах может быть иллюстрировано приводимыми ниже сравнительными данными для некоторых прошых молекул, характеризующихся разлнчнымн полярностями и деформнруемостямн. Относительное лнлчсние отдельных составляющих нежнолскулярнмх снл Отнсснтелыщя дсфсрннрус несть молекулы 1Н,О-'1! Индукцио- нныеныс снлм и Орньнглцнонныс силы к Днснерснснныс снлм к Отнсснтсльнлн налярнссть нс.тсху.тм 1Н.О- Н Вещество 15.9 45.0 14.4 2.5 0,1 Ю,О 49,1 В1Л 94.5 99,5 н,о !4ыт НС1 НВг Н! 1,90 0,50 0,56 о,ы 0,21 <.2 2,2 0,4 1,00 1,49 1,79 2,42 5,55 Таблице показывает. что ориентационные силы играют преобладающую роль татько в случае сильно полярных н сравнительно трудно деформируемых молекул НтО.

Следуст подчеркнуть, что вода занимает исключительное положение: как правило, деформируемость сильно полярных модекул значительно выше, чем у Н10, я основную роль в их взаимодействии играют ди с пер с ионные силы. Тем более это относится к малополярным н неполярным молекулам. 6) Важной особенностью днсперснонных сил является характерная для них ограниченность сферы действия. Естн энергия кулоновского взаимодействия ослабевает пропорционально и е р в о й степени расстояния, то энергия дисперснонного взаимодействия ослабевает пропорционально ш ест о й его степени.

Иначе говоря, прн увеличении расстояния между частицами вдвое кулоиовсное взаимодействие ослабляется в два раза, в днсперснонное в 64 раза. Отсюда следует, что для заметного проявления днсперснонных снл необходимо до с та то чн ое сб ли жен не взаимодействующих частиц Второй важной особенностью лнсперсноииых смя является их приблизительная оддитинногттн каждая частица может од н о в р ем вино находиться в дисперснонном взанмолействнй с л ю б ы м числом достаточно близко расположенных к ней частию Вместе с тем каждый атом той или иной молекулы может более илн менее независимо вступать в дпсперсиоциое взаиыодействие с атомами других молекул. Поэтому общее днсперсноиное взаимодействие сложных молекул можно грубо представлять ссг>е слагающимся нз взаимодействий отдельных нх атомов. Третьей важной особенностью днсперснонных сил является нх униеерсольлость, Если дли возможности проявления кулоновских сил необходимо наличие у взаимодействующих частиц этектркческнх зарядов, а для проявления орнептацнопных сил— величие постоянных лнполсй.

то лля лнспсрсионных сил есе подобные ограничения отпулэют: при достаточно тесном контакте дисперспояное взаимодействие возникает между л ю б ы м и частицами. Хотя днсперснонные силы н гораздо слабее кулоновскнх, олиако онн все же играют известную роль даже прн взавмодействин между нонамн 9) Выше уже отмечалось, что степень проивлення дисперспонного взаимодействия зависит главным образом от дсформаруемостн соответствующих молекул, которан я ряду яду химически сходных соединений обы шо растет по мере увеличения молекулярного веса. Вместе с тем именно днсперсяопное взаимолействпе ояредсляет, как правило, действующие между молекулами общие силы стяжения.

Но чем значительнее этн силы, тем труднее, т. е. при более высоких температурах, осуществляется переход соответ- 107 б Б. Структура твердых тел 8 8. Структура твердых тел. В противоположность более илн менее свободно перемещающимся частицам газов и жидкостей частицы твердого тела совершают только незначительные колебательные движения около определенных точек. Теоретически следовало ожидать, что точки эти располагаются в пространстве строго закономерно и отвечают узлам пространст вен ной решетки того или иного вида (рис.

П1-55). Прямое подтверждение этого теоретического вывода на опыте стало возможным лишь после 1912 г., когда выяснилось, что реитге- Рис, И1.бб. Пример проновские лучи отклоняются при прохождении странствениоГ решетки. сквозь кристалл, причем характер отклонения закономерно зависит от расположения образующих кристалл частип. Схема примененной для этого установки дана на рис.

Характеристики

Список файлов книги