Г.А. Миронова - Конденсированное состояние вещества - от структурных единиц до живой материи. Т1 (1119317), страница 27
Текст из файла (страница 27)
фф пи палярнтуемости сх а Лля апюжи испольюеать его среднее значение. В эаключеиие отметим, что начаянно "лиспсрсионисе юаимодействио" с»яаана с ют!, па ано о!трели!»ется паллрю)емос шю часцпь Псляр эувмосп агфелоляег также апцшсскне саойсш чашии, а в области чгюот вирт)альных фл) ктуаций — дисперсию света. 3.1.2. Э екграствтнческае (орпеитвцноннае) взаимодействие Вэаимодейсгвме мемду атомами и молекулами, абладагощими постоя»и ми элекцэтпюскими дипольными моьмггшмц иаэываетс» электростатическим (влв орнентвциониым) взаимодействие»!. Это итаи о»слепне принципиально отлнчютс» ат лиспеусаанншо тем.
чта пр юаимодейсгвии частию с постоянными электра мскими моментами знак и всличитн энергии шанс»э от в»зимний ориентации ювимоасйсшюо!пнх дипалей и температуры. Расськнрим !вж липоли с -юй -юю посюнньыми липальными моментами ()! н Оэ Будем счнк шть ш!почи то'!очными, прс() (б) нсбдегая их ратмерачв по срав- Р с.э-э, пр р х мю орин танин э вм !ых ю авю е ыхлн оюй ними. Ржсмвюим, лля при» Юа, лва случая, котла дипали расположены на опнай аси ОХ и нх лиоальиые мамеип», обозначенные на рис.
3-1 стрелками. параллельны аси ОХ и друг другу (а) и пс!цсндихулярвы аси ОХ и антипараллсльны друг другу (б). В сбаик случаях даминирюот сиам прнтюкевпя межл)' разноименными »ар»ламм то есть энергия взаимодействия атрипательна. Если и»менять нюравленис о»юга ит »плоды!ых момеюов, то в обоих слу'га»к будут дейсшавать силы атталклвапия, что саотвстстаус палажителыюй энергии вэанмадейс ши». Рассматривая энергию вюнмадейспгия лилю!сй, юк энерп!ю, например, лиш!л» 2 в оп»лап»смен д полем ! поле с гппряьенностыо 3(()гг) .-П! ' б! = —, попу чин: 4ю! 5 О (б () ! 3!()гт)ттс)хт) тт()тт)х) ' а гэ ! 2О!(Б БО!От О, = —, и сила пшпялнния равна Р, = — .
При днсо 4н»с аншпарюлсльнам распогюнмнии дипалсй ей ! 2»Б, выражения пля энергии и аияы опал»июни» диоалсй те же, на знак изменяется на пютшванолажный. О!01 1 ТО!01 вия равны соотеетствешю О, = — и Гм =.— " При 4аго т "' 4ате е пара»лельном Ржгииюжевии ли!юнец О!ТТПт выражени» лля энерц!и и силы вэанмодейсга я диполсй тс жс па величине, но эиа» изменяется ю противоположный: диполи ат шлкивнатся друг от други. При па»адате одного лэ ллполсй на 90' (при ариснтапиях (а) или (бй »нерпы втаичалейшвня сбрмпаегс» в нуль В май арнюпацив на д полн шюствует ма»тент сил, стремяшийся !ввернуть их в состоя!же с минимальной энергией ьтанмолейсгвив Таким абрюоы, лля двух вэаимадейсг»уюших лиоолей эгпргия и силы взаимапейсп н убыпают с )ясли синем расатаяпиа пропорциональна -!Л и — Нг, соответ«п!сино.
,т Однако пракпгчсски всегда прикодюся иметь дело с большим анцюблем чаотиц (например, гвэ). В эюм случае нсобходиьо учгцывать юшетическую энергию нх тспломпа движеню, которве «Оньурир)ет с энергией ариюпациошюго вэаималсйствия, сгремяшсг:жя упор»почи!ь систем) липалей. Тел!ювао раэупорвпоченис системы дипалей. с овнов сюроны, умен шаст среднкио энерпио втаимодсйс «ия, а с другой агар!- вы, делает ориенгацио нное вэанмаюйсцюс более корашолсйствуюшим. Если при ш!эких темоературач (('в» Дет) О ап»сываетсн формулой (32)..го при высоьих темперюурвх (П «(ву) вырпкенме дл» энергии ой вен ташюнного ля польного вэаимшжй !ни ля и р ной юцает вид: 155 Пг~ 111 Н ссшплзяне зт Згг лвк .ча Гл ЧАСТЫ 154 г (Озз)з) 1 (з.з) 4пье 3 г дву При увеличении юмпер;пуры, благо!при хшпичсскому тегюоеому леижепию чссп»ь нзрунзастся прсстркнстеен»ое упорядочение сисммы «шкшьньг' цементов, что приводит к клэр»си шо экр»пирования элсктри жскего лоде, создаваемого диполнми.
В результате зиерпш убьяшег с р»сстояншм зн»гитсльно быстрее, чем при низких темперьтурек, и (г -з бири Т вЂ” з !гоп=-(т),Б)=-- Д =-ц~ — ~. ! 212) 4»ц,,з ~ ' (3.4) Энергия лисперсиоинога нюимолейспшя обычно превосходит энерпчо орнентзпионна'о и значительно более слебтзю ннд)мерок»нного м юд»с сия. Заннсимость энергии от расс юяння у «сок типо» взаимодейшянз Вс -дср-Веальса одинаков»: Ьт г-т =А '~ тле юэффипиент А.
зависит ог тип» » шииодлйстяия (ннлекс и обозна шстз либо гт — диене(хманиое, либо а — ориенпшиоиное, либо! — индуциро- ванное взсимошйсшне). Значении линольных момента» н «озффицнентое А, дл» некоторых ее шесте прн»слепы е таблице !И-!. 3.!.Х Пелярмзециониое (инлумирошгппое) еюимслейстлне Взаимодетюшие диполей с постоянным лигюльным моментом г) н, нейтральных, не импашнх собшяенною днлольиого моменте честил, лезыеее'ш» позярнзецнонным или индуцирзинныьг кз»имолейстеием. Прп таком взеимодейстеии ззиктричссюе гюле частицы, облелзкнцей пгктоянным линолып!м меме!пом, инлуцнруег липольный момент у иейзрпзьных частиц.
И!Шуцнроеснный днпольный мамонт сюрелсляется коэффициентом по яр ш чсстицм а р остью электрического пгпя 3(З)г)г-~ П , создаваемою постоянным липольным моменпяе '!юс () !!эско,геку инлупировюшый момсзп, тзк же ьхк при дисшрсиониомь шеимодейстеип всегдя нюзраелен вдоль напряженно«ги электрического шип, то знс! пю индуцирошшных липольньш моги»по» ((2 = цб ) е электрическом гюле Б (э ерник дуо роюи ого»за- здейпиегиМ,)реви» !ш Теплиц Ш-1 ~~1 ЗА.4. Полна» энергии нюпмшмйез пни На ьзюшх расстояниях мезкду »мазями и молекулами еоздигако силы отгелкиеаиия.
Прироле снл отшлюмзниз (до соприкосновения электроиеых оболочек) свезена тшгько с кулонояским сптелкиязнием ядер и элсктрсстхтнчесним еззимодсйстнием отргтцшельно з»ряженных элек\рспиых оболочек, сближзюшихся ~ад подоткнем сил Ваи-дер-йесльсе. Когда вшшние электронные оболочки нсчнна!от г!ерекрывюмя, между »томами возник»!ст заполнитель»ью силы штьчкиеения, связанные с приниипом запрета Паули, согласно которому деа электроня с ошнпксео заправленными спин»ни нс могут нсхолитьсн в омзом и том же состоянии. Пшлеиенол шлм пкнеошм атомое описьюютс» потенциалом пгшлкниения Лепплрдз-Джон«яг Ь Вг = —, (Ь вЂ” псспжннея) ггз нзи полузмпирической формулой Борн» и Майер» (!933): бш =Ь р катара» следует иэ «вантового рксчезз пстецциюш отгшкивани» и ласт лучшее согласью с экспсримситалылгмн данными.
Здесь Ь и р — некотоРые псстояннме. Поинт шерггю юаписдсйсексю приблизительно реяла сумме кюзалсе отдельных »идол иолскулярных езяимолейспмй Ьг= (г.„т П + П зь П (сумме петенпиельных энерпш притяжения и опалкяеанин). Ограничиваясь псреьля приближением, полну!а энергию езеимодейсзяиз можно зеписюь н «иде оотенпизлк Леншйез-Джонса (рис.
3-2)! и„, =ц,[~ — ""~ -2[ — ') ~= ь,~( — '~ -~-") ~, (35) где яз н ге — подгоночиые плрмчетры, е а=с,2 " имеет смысл эффек- -Л ! те»ного диаметра молекул. При г с ю»имодейспгие носит к»репер ЧВЕТЬ 1 )56 157 Гж )Н. И» птные токчадейстаае л шмел Е)4))(г) сильного отта»к »мыл Рюновесисе расс)ояиие )Ь между честннлмн, осот. встствузонпс минимуму «нерп)н кк юанмодедстви», иизываетсл радиусам )а г Ван-аернаплшк. 1'лубииа минимума (значенве долноб энергии при г= г„) 'г кара«геризует энергию еав-лерпаалмювскою взавмодейспж». и() 1-4 Т Например, для малс«ул воды энср.
В гия в минимуме составляет ве =— 0.09 ЭВ. Дея атаман гелия шжиае энергия Р)к 3-2 Плотию Лен)псла- (с учеюм отталкивания) имеет очень Л ППЕ. алогвампжя ОО)ЛШО юглубаюц минимум: -075 1О ) зн прп ге = 5„5 ив (ов — бар вский рам)- Ва се усу чем ась»си»отсе чрезвычай)ю малая энергия связи атомов в жилкам гелии. Прц нормальноы давлении ге. н)Д ытастел» юв)ком состоянии вплоть па 0 К, так юк "крппхзлический ) олий лла» тс» за с )ег собстненной энерп)и нулевых «алебаний Сиам лренсп ннл Вок-деу. Влл ьсп, лнн и силы оттллкиепиия,— ункегр ш ьиы и деистеугот между любыми лтемел н, иенал)и и мпеп" ьзп ими. 03.2.
Водпрпднпн сжнзь Водородная свюь (Н-связь) абра)усто» мюш)2 шпеом водщю*в Н слнаб мавскулы (А — Н) и непа венной па Д э скт нав вто И алскзлы(  — Н) В малекулак, с)к««юных ссушествзять между )«бой водаролные саяе з, в качеспю атома л, с которым в молекуле ва)юрок сбрабат п-сыпь, фюурирук г бале элекгрсотрипателы)ые азомы. чем Н фи р Р, кислсрон О азот Н, хлор Е(, сера 5.
За счет оп»)извиня зтк)раиной елзатнсон) от атомв Н к атому Л такие молекулы обладают лилольнь)м моментом, создавая палшкительный зарнд ю аюме вшюрода и )прицательвый — на атоме А (Н' е:) А ). Например, дипсльный момент молекулы волы састввляс)О„„-б,б Рд мКзми!.ВР. В рал пюма В ыаг)т высту)жть ках аюыы о нспаделеиными парами электронов (ааже аргон и косили), тзк и саедине ни». нммашие п-связи.
Мо)жьулы (Л-Н) н 0 В-Н) притягиваются друг а другу за счетдиЛибшднн«жы) )~аиюнью. ейепзпя. При этом к чаотична "оголенному" атом«юдадаяа первой молекулы атом (г В) вгодсй молекулы шн)раеннст негюдеаеннУю паРУ элект(юнов Оь) Овн (рнс. 3-3) Таю)м образам, пторая (тралу с диполь-ли)юльным взвмолейшннем) пхташяю)цан еааадюднай связи молекул обусловлена Л- Н' В Н чапмчиым переьрыюнисм арб паде«, то есть нОсит часзичао «оаа- Р с 3-3 Раслрипгс с э ) ж дынный хараьтер.
В результзте: ри брюоюим амира»- атом ножфада у иста)от в обдаю. нон з с лз мккулами (А-н) ванин сразу двух хини иски« свя- ВЮН) «(о у Ра орб в, .су)аг. зеи, расположенных )п одной ли- с ных )п о нои ли- " "'"' ' '""' в:«ыш "(В Н) свяжи атом юлпдода абразова о. не маню н силу мюнюзи размеров протона. Если бы связь агама водорода и атома Л в молснулс (Л Н) была бм чисто иеююй (полная ионизация вала(юла), 1 .орбнталь воларала била бы с)юбадна, и атом водорода мог бы образовывать ковюешные и-связи с непадеяенными парами элект(юнов ап)ыа (г В) вто(юй мплскулы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
