les7 (1154129)

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

Текст из файла

Лекция 7Взаимодействия между молекуламиПлан лекции1. Силы Ван-дер-Ваальса. Три составляющие.2. Основные теории строения атома.3. Квантово-механическая модель атома. Основные положения квантовоймеханики.4. Квантовые числа. Атомные орбитали.5. Выводы.СилыВан-дер-Ваальса(голланд.ученый,1873г.)–силымежмолекулярного взаимодействия (взаимодействия между молекулами),проявляющиеся на расстояниях, превосходящих размеры частиц.Различают три составляющие вандерваальсовых сил в зависимости отприроды системы.1. Ориентационная составляющая или диполь-дипольное взаимодействиеЕор – электростатическое взаимодействие полярных молекул присближении (рис.а)Еор увеличивается с увеличением мол и уменьшением расстояния междумолекулами.

Чем выше температура, тем Еор – меньше.2. Индукционная составляющая Еинд- электростатическое взаимодействие полярной и неполярной молекулами(рис. b). Еинд ЕорДиполи, действуя на неполярные молекулы, превращают их виндуцированные (наведенные) диполи.

Еинд увеличивается с увеличением мол ,уменьшением расстояния между молекулами и увеличением поляризуемостинеполярной молекулы.3. Дисперсионная составляющая (эффект Лондона) Едис-электростатическое взаимодействие мгновенных диполей, возникающих засчет флуктуации электрической плотности (рис.с).В результатесогласованного (синхронного) движения мгновенных диполей энергия системыпонижается.Едис – энергия взаимодействия мгновенных диполейпропорциональнаполяризуемости молекул и обратно пропорциональна расстоянию междуцентрами частиц.Для неполярных молекул - дисперсионная – единственная из составляющихвандерваальсовых сил.Вклад различных составляющих во взаимодействиевеществодиполя ПолярТкип,КH2ArXeHClHBrHINH30001,030,780,381,5220,276167188206238239,6Энергия взаимодействия,изуемокДж/мольсть,ориент Индук Диспе Сумма330М 10 ацион ционн рсион рнаянаяаяная0,8000,170,171,64008,58,54,160018,418,42,643,31,016,821,13,621,10,7028,530,35,420,60,360,661,52,2313,31,514,729,5Минимальная энергия системы (максим.

Ев) реализуется на расстоянияхмежду центрами молекул 0,4-0,5 нм, т.е. существенно больше длиныхимической связи.Ев – на 1-2 порядка ниже Е химической связи (см. таблицу выше).С увеличением размера молекул в ряду Аr – Хе и НСl – НI растет ихполяризуемость и Едис (см.

таблицу выше).С увеличением молекулярной массы растет Едис (см. таблицу выше).Еор вносит значительный вклад в Ев для молекул с большим дип. (см. таблицувыше).С увеличением ЕввозрастетТкип жидкостей, а также теплота ихпарообразования. (см. таблицу выше).ВОДОРОДНАЯ СВЯЗЬВзаимодействие между положительно поляризованным водородоммолекулы А–Н (или полярной группы -А–Н) и электроотрицательныматомом В (F,N,O) другой или той же молекулы называется водороднойсвязью.Различают межмолекулярную и внутримолекулярную Н-связь■ Межмолекулярная Н-связь:А – Н + В – R  А – Н…В – RПоляризованный водород способен внедряться в электронную оболочкусоседнего отрицательно поляризованного атома.Атомы А и В могут быть одинаковыми:Н+-F- + Н+-F-  H-F…H-F ;а могут быть разными:■ Внутримолекулярная Н-связь:о-нитрофенол (а) салициловый альдегид (б)Е Н-связи возрастает с увеличением ЭО и уменьшением размеров атомов В:► Несмотря на высокую ЭО хлора, Н-связь -Н…Сl- слабая из-за большогоразмера атома хлора► Энергия водородной связи имеет промежуточное значение между энергиейковалентной связи и вандерваальсовых сил.►У воды длина связи О–Н – 0,096 нм, а связи О…Н – 0,177 нм.► Возникновение водородных связей приводит к образованию димеров,тримеров и других полимерных структур, например, зигзагообразных структур(НF)n,► Межмолекулярные Н-связи изменяют свойства веществ: повышаютвязкость, диэлектрическую постоянную, температуру кипения и плавления,теплоту плавления и парообразования.Поэтому соединения Н2О, НF и NН3 имеют аномально высокие Ткип и Тпл(см.

рисунок ниже).ДОНОРНО-АКЦЕПТОРНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕМЕЖДУ МОЛЕКУЛАМИОсуществляется, если одна из молекул имеет атом со свободнымиорбиталями, а другая – атом с внешней парой неподеленных электронов.Пример:- между различными молекулами::NH3 + BF3 = NH3.BF3Здесь: суммарная валентность азота равна 4 и бора равна 4.- между одинаковыми молекулами:AlCl3 + AlCl3 = Al2Cl6Донорно-акцепторный механизм образования связей в димере Аl2Cl6.ВЫВОД: Таким образом между молекулами существуют неспецифическиевзаимодействия (силы Ван дер Вальса) и специфические (водородные связи,донорно-акцепторные) взаимодействия.ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ В ТВЕРДЫХ ТЕЛАХТри основных агрегатных состояния – твердое, жидкое и газообразное.Особым состоянием материи является плазменное состояние.В газообразном состоянии: хаотичное движение частиц; кинетическая энергия частиц больше их межмолекулярноговзаимодействия.В жидком состоянии: упорядоченное состояние частиц только в ближайшем соседнемокружении данной частицы, так называемый ближний порядок.Энергия межмолекулярного взаимодействия удерживает частицырядом только на коротких расстояниях. на дальних расстояниях регулярность в расположении частиц несохраняется вследствие броуновского движения.Твердое состояние – кристаллическое и аморфное: кристаллическое - упорядоченное состояние частиц по всемуобъему кристалла, так называемый дальний порядок анизотропия – различие в свойствах по разным направлениям(осям) кристалла. Аморфное – «застывшая жидкость» с зафиксированнойхаотичностью изотропность аморфных тел, т.

е. однородность свойств вразличных пространственных направленияхВ реальных условиях при комнатной температуребольшинство веществ находится в твердом состоянии.При этом - для большинства твердых веществ наиболее устойчиво ипрактически важно кристаллическое состояние.СвойстваОбъемФизическое состояниегазообразноежидкоетвердоеСовпадает собъемом сосуда Фиксированны ФиксированнйыйЗависимостьобъема оттемпературы Высокаяи давленияФормаСжимаемостьПринимаетформу сосудаВысокаяМалаяМалаяЗаполняетсосудФиксированнаполностью или ячастичноНезначительнаяПрактическиотсутствуетПри обычныхтемпературахотсутствуетТекучестьОчень высокаяВысокаяДиффузияБыстраяМедленнаяПлотностьНизкаяОт умереннойдо большойОченьмедленнаяБольшаяПримеры: стекла, полимеры, смолы – вещества в аморфном состоянииНекоторые вещества получают как в аморфном, так и кристаллическомсостоянии.Примеры: простые вещества – селен (Sе), сера (S), кремний (Si), серебро(Аg); сложные – некоторые оксиды (В2О3, SiО2 и другие), сульфиды, карбонаты,сложные неорганические соединения.Кристаллическое состояние.Основной характерной чертой кристаллического состояния являетсяобязательное наличие дальнего порядка, т.

е. регулярного, периодическиповторяющегося расположения частиц вещества по всему объемукристалла.Пространственную структуру кристаллических тел принято рассматриватьв виде кристаллической решетки с периодически повторяющимися частицамив узлах этой решетки.Для монокристаллов, не имеющих нарушений в регулярностикристаллической решетки по всему объему, характерна анизотропия, т.е.отличие свойств кристалла в различных направлениях.Энергия кристаллической решетки – это энергия, необходимой для удалениячастиц, составляющих решетку на расстояния, превышающие пределы ихвзаимодействия, в расчете на 1 моль вещества. (Размерность кДж/моль)Типы кристаллов в соответствии с природой частиц в узлах кристаллической решетки, итипом взаимодействия между ними четыре основных вида:молекулярные, ионные, атомные и металлические.Молекулярные кристаллы.В узлах кристаллических решеток молекулярных кристаллов находятсяиндивидуальные молекулы, которые связаны между собой относительнослабыми силами Ван-дер-Ваальса – ориентационными, индукционными,дисперсионными, а иногда – водородными связями.Пример: твердые Н2, N2, О2, Сl2, СО2, СН4, SiCl4, МоF5, НСl, Н2О, многиеорганические кристаллы, кристаллические решетки благородных одноатомныхгазов (Ar, Хе).Молекулярные кристаллы характеризуются низкими энергиямикристаллических решеток, малой механической прочностью – легкоразрушаются, низкими температурами плавления – особенно у неполярныхмолекул.

Не проводят электрический ток (диэлектрики).-Наличие ориентационной составляющей (полярные молекулы)- более высокая прочность и температура плавления.-Наличие между молекулами в кристалле водородных связей (Н2О, NH3, НF) более высокая энергия кристаллической решетки, прочность и температураплавления.Ионные кристаллы.В узлах кристаллических решеток ионных кристаллов находятсяположительные и отрицательные ионы, связанные между собой ионнойсвязью, с достаточно высокой энергией.Вследствиененаправленностииненасыщаемостимежионноговзаимодействия расположение ионов в кристаллической решетке зависиттолько от размеров ионов и величины их заряда.Типичные представители - соли: NaCl, СsCl, СаF2, КNO3, и т. д.Относительно высокие значения энергии кристаллической решетки,высокие температуры плавления .Твердые, но хрупкие.

Диэлектрики.Атомные кристаллы.В узлах кристаллических решеток располагаются атомы, связанныепрочными ковалентными связями.Высокая энергия кристаллической решетки, высокие прочность итемпературы плавления.Классический пример: алмаз, имеющий в узлах sр3-гибридизованный атомуглерода (С).Алмаз обладает исключительно высокой твердостью, одной из самыхвысоких температур плавления, является диэлектриком, к.ч. углеродаравно 4.Алмазоподобную структуру имеют кремний (Si), силицид кремния (SiС);к атомным кристаллам принадлежат некоторые нитриды, например, нитридбора (ВN).Диэлектрики (алмаз), полупроводники (кремний, германий).Металлические кристаллы.В узлах металлических решеток расположены положительные ионыатомов металлов, имеющих низкие величины электроотрицательности и малыезначения потенциалов ионизации.Металлическая связь осуществляется взаимодействием большого числаобобществленных свободных, делокализованных, электронов внешнихэлектронных оболочек атомов и соответствующих им положительных ионов,образующих кристаллическую решетку.К металлическим кристаллам (металлам) принадлежат большинствоэлементов периодической системы.Металлы отличаются характерным блеском и высокой отражательнойспособностью, высокой тепло- и электропроводностью, пластичностьюпри механических деформациях.Энергия металлической связи меньше, чем ковалентной.Специфика свойств d- и f-металлов объясняется возможностьювзаимодействия электронов предвнешнего уровня с ионами решетки иповышению таким образом энергии кристаллической решетки.Типы кристаллов и свойства веществСвойствавеществЧастицыТип связеймеждучастицамиЭнергиясвязейТемператураплавленияМеханические свойствамолекулярныеМолекулыВандерваальсовы силы,водородныеТип кристалловатомноионныековалентныеАтомыИоныКовалентныеИонныеНевысокаяВысокаяВысокаяНизкаяВысокаяВысокаяОченьтвердыеОт диэлектриков дополупроводни-ковC, Ge, Si, SiO2,SiCТвердые ихрупкиеМягкиеЭлектрическая проводимостьДиэлектрикиПримерывеществAr, O2, N2,CO2, H2OметаллическиеАтом-ионыМеталлическиеОт средней довысокойОт низкой довысокойОт мягких доочень твердыхДиэлектрикиЭлектроннаяKCl, CaF2,Na2CO3Li, Ca, Zn, NiКристаллы с несколькими типами связи.В большинстве реальных кристаллов - несколько типов связи.Не существует чисто ионной или ковалентной связи.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов лекций