Ван дер Ваальс күштері. Молекулалық байланыс (ван-дер-Ваальс күштері) – материалтану ғылымының негізі. Молекулалардағы байланыс күштері

Ван дер Ваальс күшіМолекулааралық тартылыс күші үш компоненттен тұрады. Олардың физикалық табиғаты аздап ерекшеленеді, бірақ олардың потенциалы бірдей жолмен молекулалар арасындағы қашықтыққа байланысты. Бұл қуанышты жағдай ван-дер-Ваальс күшінің үш құрамдас бөлігіне сәйкес келетін өзара әрекеттесу константаларын тікелей салыстыруға мүмкіндік береді және олардың қашықтыққа бірдей тәуелділігіне байланысты құрамдас бөліктер арасындағы пропорция әртүрлі жағдайда сақталады. Көбейткіштегі тұрақтылардың өздері әртүрлі заттар үшін әр түрлі болады.

Ван-дер-Ваальс күшінің барлық үш құрамдас бөлігі дипольдердің өзара әрекеттесуіне негізделген, сондықтан екі негізгі формуланы еске түсірейік.

Өріске орналастырылған дипольдің энергиясы [ 1 ]:

(2)

Диполь арқылы пайда болатын электр өрісі [ 1 ]:

(3)
Қайда nбағыттағы бірлік векторы болып табылады
өрісті іздеп жатқан нүктеден дипольге дейін.

Бағдарлық әрекеттесу(немесе Кизоманың күші) полярлы молекулалар арасында пайда болады, олардың өздері электрлік дипольдік моментке ие. (2), (3) тармақтарына сәйкес екі дипольдің әрекеттесу энергиясы және қашықтықта

негізінен молекулалардың өзара бағытталуына байланысты. Мұндағы, молекулаларды қосатын сызық бойындағы бірлік вектор.

Минималды потенциалды қамтамасыз ету үшін дипольдер жалпы ось бойымен бір бағытта орналасады (Cурет 1). Дегенмен, жылу қозғалысы бұл тәртіпті бұзады. «Нәтижелік» бағдарлық потенциалды табу үшін молекулалар жұбының әртүрлі мүмкін бағдарлары бойынша өзара әрекеттесуінің статистикалық орташалануын жүргізу қажет. Жүйенің температурада энергиясы бар күйде болу ықтималдығын көрсететін Гиббс таралуына байланысты энергетикалық қолайлы позициялар қолайлы екенін ескеріңіз. Сондықтан, мүмкін болатын өзара бағдардың изотропиясына қарамастан, орташалаудың нәтижесі нөлге тең болмайды.

Күріш. 1. Дипольдердің әрекеттесу энергиясы олардың өзара бағдарлануына байланысты.
«Тиімді» потенциалды табу үшін термодинамикалық орташалауды жүргізу қажет
дипольдердің барлық кеңістіктік бағыттарында.

Гиббс үлестірімі бойынша орташалау формула бойынша жүзеге асырылады

мұндағы нормалау үшін бөлгіш статистикалық қосынды болып табылады және жүйенің барлық мүмкін күйлерін (диполь жұбының өзара бағдарлары) санайтын интеграциялық параметр болып табылады.

Көрсеткіш қатарға ыдырағанда:

және бағдарлық әрекеттесу энергиясы шамамен тең:

Интеграциялау арқылы біз мұны көрсете аламыз және осылайша . (4) сәйкес оны тұрақты енгізу арқылы жазуға болады:

Индуктивті әрекеттесу(немесе Дебай күші) полярлы және полярлы емес молекулалар арасында болады. Диполь тудырған электр өрісі басқа молекулаға поляризацияны тудырады. Кванттық бұзылу теориясының бірінші ретімен есептелген индукциялық момент молекуланың поляризациялануын білдіреді.

Күріш. 2. Полярлы молекуланың өрісінің әсерінен көршілес алады
индукцияланған дипольдік момент.

Содан кейін индуктивті әрекеттесу потенциалы есептеледі келесідей:

Осылайша, өзара әрекеттесу қайтадан «әмбебап» тәуелділікке ие , бірақ мүлдем басқа себеппен және басқа тұрақтымен.

Айта кету керек, сұйықтықта және қатты заттарполяризацияланатын молекула симметриялы әсер етеді үлкен санкөршілес молекулалар, ал олардың әрекетінің нәтижесі индуктивті әрекеттесуді қатты өтейді. Бұл нақты индуктивті өзара әрекеттесу фактісіне әкеледі:

Дисперсиялық әрекеттесу(немесе Лондонның күші) ең көп тараған, өйткені оған полярлы емес молекулалар да қатысады. Бұл үшінші термин (1) әрқашан қатысады және бұл мағынада ең маңызды болып табылады.

Күріш. 3. Полярлы емес молекулалар кванттық белгісіздікке байланысты «лездік»
дипольдік моменттері, олардың әрекеттесуі бұзылу теориясының екінші реттілігінде туындайды.

Полярлы емес молекулалар жүйесінде электрондардың толқындық функциясы кез келген күйдегі диполь моменттерінің орташа мәндері нөлге тең болады. . Дегенмен, диагональдан тыс матрица элементтері енді нөлге тең емес. Ал өзара әрекеттесу энергиясына екінші кванттық-механикалық түзету қазірдің өзінде нөлге тең болмайтыны белгілі болды. Ол белгілі [ 2 ], мына формуламен есептеледі:

мұндағы (4) күйзеліс ретінде әрекет етеді және , кейбір күйлердегі екі молекулалық жүйенің энергиялары және .

Белгілі бір мағынада дипольдік моменттердің «лездік» мәндері (орташа мәні нөлге тең) нөлге тең емес және бір-бірімен әрекеттеседі. Оның үстіне кішіліктің екінші реттілігінде мұндай «лезде» потенциалдың орташа мәні енді жойылмайды және бұл дисперсиялық әрекеттесу потенциалы.

Көріп отырғанымыздай, түзету (11) екінші дәрежелі бұзылуларға пропорционалды. Осыдан-ақ түсінікті

тұрақты Гамакер тұрақтысы деп аталады (мұнда , иондану потенциалдары, , молекулалардың поляризациялану қабілеті).

Сіз сондай-ақ классикалық түсіндірме бере аласыз. Тербелістерден туындайтын бір молекуланың дипольдік моменті өріс тудырады, ол өз кезегінде екіншісін поляризациялайды. Екінші молекуланың енді нөлдік емес өрісі біріншіні поляризациялайды. «Оң кері байланысы» бар бұл ерекше жүйедегі потенциал индуктивті өзара әрекеттесу сияқты есептеледі.

Ван-дер-Ваальс күштерінің әртүрлі түрлерінің салыстырмалы рөлі келтірілген кесте 1 [3, 4 ].

қойындысы. 1. Поляризациялық, дипольдік момент, иондану потенциалы және кейбір атомдар мен молекулалар арасындағы әлсіз әсерлесудің әртүрлі типтерінің энергиясы.

Күш ретінде анықталатыны анық

Контакт режиміндегі AFM экспериментінің типтік жағдайларына бағалар жасай отырып, Ван-дер-Ваальс тартуының мәнін аламыз: .

Қорытындылар.

Әдебиет.

1. Сивухин Д.В. Жақсы жалпы физика: Электр. – М.: Наука, 1983. – 687 б.
2. Ландау Л.Д. Кванттық механика: релятивистік емес теория. – М.: Наука, 1989. – 767 б.
3. Рубин А.Б. Биофизика: Теориялық биофизика. - М.: Кітап үйі университеті, 1999. - 448 б.
4. Адамсон А. Беттердің физикалық химиясы. – М.: Мир, 1979 ж. – 568 б.

1869 жылы Дж.Д.Ван дер Ваальс ашқан.

Ван-дер-Ваальс инертті газдардың атомаралық әрекеттесу күштері инертті газдардың (газ, сұйық және қатты заттар) агрегаттық күйлерінің болу мүмкіндігін анықтайды.

Ван-дер-Ваальс күштеріне дипольдер арасындағы өзара әрекеттесу (тұрақты және индукциялық) жатады. Атауы осы күштер нақты газдың Ван-дер-Ваальс күй теңдеуіндегі ішкі қысымды түзетудің себебі болып табылатындығынан шыққан. Бұл әрекеттесулер, сондай-ақ сутектік байланыстар биологиялық макромолекулалардың кеңістіктік құрылымының қалыптасуын анықтайды.

Ван-дер-Ваальс күштері бөлшек (макроскопиялық бөлшек немесе нанобөлшек) мен молекула арасында және екі бөлшек арасында да пайда болады.

Энциклопедиялық YouTube

1 / 3

✪ Ван дер Ваальс күштері | Молекулааралық әрекеттесу күштері | Химия (бейне 1)

✪ 194-сабақ

✪ Ван дер Ваальс теңдеуі | Газдар.Молекулалық-кинетикалық теория | Химия (бейне 8)

Субтитрлер

Химия бойынша саяхатымызда біз молекулалар арасындағы өзара әрекеттесулерді кездестірдік, электрондардың көмегімен түзілетін металл байланыстарымен, су молекулалары арасындағы өзара әрекеттесулерді қарастырдық. Молекулааралық әрекеттесулердің әртүрлі түрлерін және олардың заттардың қайнау және балқу температураларына әсерін қарастыру пайдалы болады деп ойлаймын. Ең әлсіз өзара әрекеттесулерден бастайық. Мысал ретінде гелийді алайық. Мен бірнеше гелий атомдарын саламын. Менделеевтің периодтық жүйесін қарастырайық, гелийдің орнына кез келген асыл газды алуға болады. Асыл газдар бақытты деп айтуға болады - олардың сыртқы орбитасы толығымен толтырылған. Сонымен, неон немесе гелий... Неонды алайық, оның орбиталында барлық сегіз электрон бар. Неон осылай жазылған. Ал оған ештеңе керек емес. Ол өмірге толығымен қанағаттанады. Және бұл күйде ол өте жақсы болғандықтан, ол инертті. Оның белсенді болуына ешқандай себеп жоқ. Бұл себептер туралы кейінірек айтатын боламыз. Электрондар атомның айналасында біркелкі таралады. Бұл толығымен бейтарап атом. Ол басқа атоммен байланыс құруға ұмтылмайды. Сонымен, электрондар атомның айналасында шашыраңқы болады және олар тартылмайды және бір-бірімен қандай да бір түрде әрекеттеседі. Бірақ төменірек температурада неон сұйық күйге ауысады және бұл фактінің өзі кейбір күштердің пайда болуын білдіреді және олардың салдарынан неон атомдары бір-бірімен қосылады. Бұл өте төмен температурада болады, себебі бұл күштер өте әлсіз. Сондықтан неон негізінен газ күйінде болады. Бірақ егер ол қатты салқындатылса, өте әлсіз күштер пайда болады және неон атомдары немесе молекулалары бір-бірімен біріктіріледі. Бұл күштер электронның ядро ​​айналасында тұрақты қозғалыс траекториясының болмауына байланысты туындайды. Траектория ықтималдық болып табылады. Неонды алайық, мен валенттік электрондарды бұл формада тартпаймын, оның орнына мен кеңістікте электронның табылу ықтималдығының бұлтын саламын. Бұл неон атомының конфигурациясы. Сонымен 1s2 және 2s2, 2p6 сыртқы қабат, солай емес пе? Бұл күйде электрон ең жоғары энергияға ие болады. Мен мұны қалай салар едім... Оның 2-деңгейі бар. 1s деңгейі ішінде, сонымен қатар атомда p орбитальдары бар. р-орбитальдар әртүрлі бағытта бағытталған. Бірақ қазір ол туралы емес. Бізде тағы неон атомы бар, мен ықтималдық үлестірімін сыздым. Солай болып шықты. Бірақ сіз идеяны түсінесіз деп ойлаймын. Осы тақырыпты толығырақ қарастырғыңыз келсе, электронды конфигурациялау бейнесін қараңыз, бірақ бұл жерде ықтималдықтың таралуы электрон болуы мүмкін кеңістік аймағы болып табылады. Белгілі бір уақытта мұнда бірде-бір электрон жоқ. Ал басқа уақытта барлық электрондар осында болады. Дәл осындай нәрсе бұл неонда болады. Егер сіз осы екі неон атомындағы электрондардың барлық ықтимал конфигурациялары туралы ойласаңыз, онда электрондардың оларда біркелкі таралуы екіталай екенін көресіз. Кейбір атомдарда электрондардың біркелкі таралмағаны әлдеқайда ықтимал. Мысалы, бұл неон атомында сегіз валенттік электрондар былай орналасқан: бір, екі, үш, төрт, бес, алты, жеті, сегіз. Бұл нені білдіреді? Бұл жақтан шағын уақытша төлем бар. Бұл жағы бұдан теріс, немесе бұл жағы одан да оң. Сол сияқты, менде бір уақытта басқа неон атомы болса, оның... бір, екі, үш, төрт, бес, алты, жеті, сегіз электрондары бар. Мен оны сәл басқаша саламын. Бұл неон атомы келесідей болсын: бір, екі, үш, төрт, бес, алты, жеті, сегіз. Мен бұл әлсіз күштерді қара түспен ерекшелеймін. Демек, мұнда аздап теріс заряд бар. Уақытша, дәл осы сәтте теріс заряд бар. Және бұл жерде оң. Бұл жағы теріс. Бұл жағы оң. Осы кезде осы неон атомдарының арасында аздаған тартылыс пайда болады, содан кейін ол жоғалады, өйткені электрондар айналады. Бірақ электрондар толығымен шашыраған сәттер өте сирек кездесетінін түсіну маңызды. Мұнда әрқашан кездейсоқ бөлу, әрқашан кейбіреулер бар, мен полярлықты айтқым келмейді, өйткені бұл тым күшті сөз. Бірақ атомның бір жағында немесе екінші жағында әрқашан шамалы артық заряд болады, сондықтан атом басқа молекулалардың қарама-қарсы зарядталған жақтарына тартылады. Бұл өте, өте, өте әлсіз күш. Ол Лондонның дисперсиялық күші деп аталады. Айтпақшы, бұл адам Фриц Лондон британдық емес. Ол американдық неміс. Лондонның дисперсиялық күші Ван дер Ваальс күштерінің ең әлсізі болып табылады. Мен бұл терминді жазамын. «Ван дер Ваальс күштері». Мен оны айтамын. Ван-дер-Ваальс күштері молекулааралық күштердің класы немесе біздің жағдайда неон молекуласы атом болып табылады. Бұл бір атомды молекула, былайша айтқанда. Ван-дер-Ваальс күштері молекулааралық әрекеттесу күштерінің класы болып табылады, олай емес коваленттік байланыстаржәне иондық емес байланыстар, мысалы, біз тұздардан көрдік. Енді біз мұны толығырақ қарастырамыз. Ал Лондонның күші солардың ішіндегі ең әлсізі. Сонымен неон және басқа асыл газдар, олардың молекулалары арасында ең әлсіз молекулааралық күштер болып табылатын дисперсиялық күштер ғана әрекет етеді. Осылайша неон газ тәрізді күйге оңай өтеді. Асыл газдар өте төмен температурада газ күйіне айналады. Сондықтан оларды асыл газдар деп атайды. Бұл заттар идеалды газ сияқты әрекет етеді, өйткені олардың молекулалары әрең әрекеттеседі. ЖАРАЙДЫ МА. Енді молекулалар бір-біріне күштірек тартылса, яғни олар сәл полярлы болса, не болатынын көрейік. Мысалы, хлорсутегін алайық. Сутегі электрондарды тарта алады және бере алады. Хлор электрондарды өзіне тартады. Хлордың электртерістігі өте жоғары. Бірақ бұл элементтерден аз. Ең күшті электрон қабылдағыштар азот, оттегі және фтор болып табылады, бірақ хлордың да электртерістігі өте жоғары. Сонымен, менде хлорсутегі бар. Бұл хлор атомы, оның жеті электроны бар және сутегінен бір электрон алады. Ол электронды сутегімен бөліседі, мен оны осылай атаймын. Хлор сутегіге қарағанда электртеріс, сондықтан электрондар оған үнемі жақын болады. Электрондар бар жерде жартылай теріс заряд, ал мұнда жартылай оң заряд болады. Сутегі байланыстарына өте ұқсас. Шындығында, бұл сутегі байланыстары сияқты байланыстың бір түрі, бұл диполь-дипольдық байланыстар немесе диполь-дипольдік өзара әрекеттесу. Сондықтан менде осындай бір хлор атомы және екінші хлор атомы болса, осылай. Мына суретті дәл осы жерге көшіріп, қоямыз. Нәтижесінде бұл атомдар өзара әрекеттеседі. Хлор атомдары тартылады... Дәлірек айтқанда, хлорсутек молекулалары тартылады. Оң жағы , бұл дипольдің оң полюсі сутегіде, себебі электрондар хлорға жақынырақ, ал оң полюсі басқа молекуланың хлор атомына тартылады. Сонымен, бұл ван-дер-Ваальс күштері, бұл диполь-диполь әрекеттесу Лондон дисперсиялық күшінен күштірек. Дисперсиялық күштер кез келген молекулааралық әрекеттесулерде болады. Олар молекулааралық әрекеттесулердің басқа түрлерімен салыстырғанда өте әлсіз. Дисперсиялық күштерді тек асыл газдар сияқты заттар жағдайында ғана ескеру қажет. Тіпті мұнда да белгілі бір уақытта электрондардың таралуы өзгерген кезде Лондон дисперсиялық күштері жұмыс істейді. Бірақ диполь-дипольдік әрекеттесу әлдеқайда күшті. Ал күштірек болғандықтан, хлорсутек сұйық және газ тәрізді күйге өту үшін гелийге қарағанда көбірек энергияны қажет етеді. Ал егер электртерістігі одан да үлкен болса, ең электртеріс азот, оттегі және фтор болса, онда біз диполь-дипольдық әрекеттесулердің ерекше түрін қарастырамыз, бұл сутегі байланысы. Фторид сутегін, HF, бірнеше молекуланы алайық. Мысалы, фторид сутегі осында және осында, мен мұнда көбірек саламын. Фтордың электртерістігі өте жоғары. Периодтық кестедегі ең электртеріс атомдардың үшеуінің бірі. Ол электрондарды өте тиімді тартады. Бұл өте күшті диполь-диполь әрекеттесу жағдайы, онда барлық электрондар фторға қарай жылжиды. Демек, мұнда ішінара оң заряд бар, ал ішінара теріс заряд, ішінара оң, ішінара теріс, оң, теріс және т.б. Сонымен, бізде не бар. Бұл нағыз дипольдік әрекеттесу. Бірақ бұл өте күшті дипольдық әрекеттесу, оны сутектік байланыс деп атайды, өйткені бұл жерде сутегі мен электртерістігі өте жоғары атом өзара әрекеттеседі, ал электронтеріс атом сутегінің электронын өзіне қарай тартады. Мұндағы сутегі протон түрінде, оның оң заряды бар және ол дипольдердің теріс зарядталған ұштарына қатты тартылады. Бұлардың барлығы Ван дер Ваальс күштері. Ал олардың ең әлсізі дисперсиялық күш. Ал егер бізде электронтеріс атомы бар молекула болса, біз диполь түземіз, молекула полюсті болады, оң және теріс полюстар тартылады. Бұл диполь-дипольдық әрекеттесу. Бірақ ең күшті әрекеттесу - сутектік байланыс, өйткені электртерістігі өте жоғары атом сутегі электронын толығымен өзіне алады. Дәлірек айтқанда, ол сутегі электронын толығымен дерлік өзіне алады. Бұл атомдар әлі де электронды бөліседі, бірақ ол әрқашан молекуланың осы жағында болады. Сонымен, молекулалар бір-бірімен күштірек байланысқан және қайнау температурасыкөбірек болады. Сонымен, бізде Лондондық дисперсиялық күштер, дипольдік және полярлық байланыстар және сутегі байланыстары бар. Бұлардың барлығы Ван дер Ваальс күштері. Молекулааралық әрекеттесу күші артып, қайнау температурасы жоғарылайды, өйткені бұл молекулаларды бір-бірінен бөлу үшін көбірек энергия қажет. Уақыт таусылып жатыр... Керемет шолу әртүрлі түрлерімолекулааралық әрекеттесу, ковалентті емес және иондық емес табиғат. Келесі видеода коваленттік және иондық құрылымдардың кейбір түрлері және олардың қайнау температурасына әсері туралы айтатын боламын. Amara.org қауымдастығының субтитрлері

Ван-дер-Ваальс күштерінің жіктелуі

Ван дер Ваальс әрекеттесу әлсіз электромагниттік әсерлесудің үш түрінен тұрады:

• Бағдарлау күштері, диполь-дипольдық тартылыс. Ол тұрақты диполь болып табылатын молекулалар арасында жүзеге асырылады. Мысалы, сұйық және қатты күйдегі HCl. Мұндай әрекеттесу энергиясы дипольдер арасындағы қашықтықтың кубына кері пропорционал.
• Дисперсиялық тартылыс (Лондондық күштер, дисперсиялық күштер).Лездік және индукциялық дипольдің өзара әрекеттесуіне байланысты. Мұндай әрекеттесу энергиясы дипольдер арасындағы қашықтықтың алтыншы дәрежесіне кері пропорционал.
• Индуктивті тартылыс (поляризациялық тартылыс).Тұрақты диполь мен индукцияланған (индукцияланған) арасындағы әрекеттесу. Мұндай әрекеттесу энергиясы дипольдер арасындағы қашықтықтың алтыншы дәрежесіне кері пропорционал.

Осы уақытқа дейін көптеген авторлар ван-дер-Ваальс күштері қабатты кристалдардағы қабат аралық әрекеттесуін анықтайды деген болжамға сүйенеді, бұл эксперименттік деректерге қайшы келеді: температура Дебай анизотропия шкаласы және сәйкесінше тордың шағылысу анизотропия шкаласы. Осы қате болжамға сүйене отырып, қасиеттерді «сипаттайтын» көптеген екі өлшемді модельдер жасалды, атап айтқанда

- бұл тек қана әлсіз молекулааралық байланыстар, олардың қасиеттері бойынша қанықпаған және бағытталмаған бөлшектерден асатын қашықтықта көрінеді. Олар сұйық және газ күйіндегі заттарда, сондай-ақ молекулалық кристалдардағы молекулалар арасында әрекет етеді. Ван-дер-Ваальс тартылысы электрлік сипатқа ие және үш әсердің нәтижесі ретінде қарастырылады – бағдарлау, индукция және дисперсия: E=E op + E ind + E дисп. 1. бағдарлау әсері- молекуласы диполь болып табылатын полярлы заттарда ғана кездеседі. Бұл жағдайда заттың молекулалары қарама-қарсы полюстермен бір-біріне қарай бұрылады. Молекулалардың дипольінің электрлік моменті неғұрлым үлкен болса және олардың арасындағы қашықтық неғұрлым аз болса, соғұрлым мән үлкен болады. Т өскен сайын әсер азаяды, өйткені жоғарылаған жылулық қозғалыс дипольдердің өзара бағдарын бұзады.2. Индукциялық әсер- полюсті және полюссіз молекулалардың әрекеттесуінде. Полярлы емес молекулада оң және теріс зарядтардың ауырлық орталықтары енді сәйкес келмейді. Индукцияланған немесе индукцияланған диполь пайда болады. Осыған ұқсас құбылысты полярлық бөлшектер үшін де байқауға болады – нәтижесінде өзара тартылыс күшейеді. Индуктивті әрекеттесу дипольдің электрлік моменті ұлғайған сайын артады, ал қашықтық өскен сайын тез азаяды. E ind Т-ға тәуелді емес.3. Дисперсиялық эффект- (полярлы емес молекулалардың бір-бірімен әрекеттесуі немесе асыл газдар атомдарының әрекеттесуі кезінде көрінеді. Осы полярсыз молекулалар жүйесінде бір-біріне жабылатын лездік (қысқа мерзімді) диполь синхронды түрде пайда болады. бүкіл жүйеде синхронды түрде. (дәптерден сурет салу)Әсері полярлы емес молекулалар (CO 2 , асыл газдар) болғанда 100% көрінеді. Ол сондай-ақ төмен полярлықта (CO, NO )). жалпыөйткені қарастырылатын әсерлер қашықтық ұлғайған сайын өте тез төмендейді. Полярлық неғұрлым жоғары болса, бағдарлау күштерінің рөлі соғұрлым жоғары болады. Молекуланың поляризацияланғыштығы артқан сайын дисперсиялық эффект күшейеді. Индуктивті әсер екі факторға да байланысты, бірақ өзі тек екінші дәрежелі мәнге ие.

Ван-дер-Ваальс байланысы жеке молекулалардың әрекеттесуін тудыратын молекулалық кристалдардың саны айтарлықтай көп: қатты сутегі, оттегі, азот, галогендер, СО 2, ақ фосфор, ромб тәрізді күкірт, org Comm кристалдары. Күштер көптеген физикалық қасиеттерді анықтайдызаттар (температура, балқу температурасы, қаттылық, тығыздық). Төмен температураларбалқу, жоғары құбылмалылық, төмен қаттылық, төмен тығыздық – мұның бәрі ван-дер-Ваальс байланысының әлсіздігін көрсетеді. Ван-дер-Ваальс байланысының ұзындығы ұзағырақ, ал беріктігі коваленттік байланыс үшін бірдей параметрлерден аз.

6. Алюминий және оның қосылыстары. Үшінші электрондық қабатта бос p- және d-орбитальдардың болуы алюминийге оның қосылыстарында 3-тен жоғары валенттілікті көрсетуге мүмкіндік береді - 4-тен 9-ға дейін, көбінесе 4 және 6, Қадам.оксид=+3 (+1,+2).Табиғатта- алюмосиликаттарда ме- арасында бірінші орында, боксит құрамындаAl 2 O 3 * nH2O, криолит, алунит, асыл тастар түріндегі - корунд α-Al 2 O 3, қоспалар есебінен боялған (рубин - қызыл, сапфир - көк, аметист – күлгін, изумруд жасыл). Sp. алды- 1000°СAl 2 O 3 кезінде электролиз, Na 3 криолит балқымасында арнайы құрылғыларда – электролизерлерде ерітіледі. Таза алюминий-күміс-ақ икемді, жұқа оксидті пленка астында n.c., бетке орталықтандырылған текше құрылымы бар.Әлдеқайда инертті (оксидті қабықшаның арқасында) Алынған кезде сумен күшті әрекеттеседі, амфотерлі, тұзда, фторлы суда оңай ериді, гидробромды , күкірт қышқылдары мен сілтілерде сұйылтылған: 2Al + 6HCl + 12H 2 O \u003d 2Cl 3 + 3H 2 .2Al + 2NaOH + 6H 2 O \u003d 2Na + 3H 2. Сұйылтылған +Al 3H азот қышқылында: 08H NO 3) 3 3NH 4 NO 3 +9H 2 O, бірақ концпен іс жүзінде әрекеттеспейді. азот және күкірт, мысық. ол пассивтенеді. Үш валентті: гидридAlH3-полимер ақ Күрделі гидридтер Li, K тұрақты, бірақ аз тұрақты: LiH + AlH 3 \u003d Li .; оттегіге жақындығы: 3Fe 3 O 4 + 8Al \u003d 4Al 2 O 3 + 9Fe + 3300кДж. Онымен оңай әрекеттеседі қарапайым: O 2, Cl 2, S, N 2, C (Al 4 C 3), H 2 (AlH 3). K-ty 2Al + 6HCl \u003d 2AlCl 3 + 3H 2, 2Al + 3H 2 SO 4 (razb) \u003d Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2 Қыздырғанда: 2Al + 6H 2 SO 4 - \u003d Al 2 () SO 4) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O, Al + 6HNO 3 k \u003d Al (NO 3) 3 + 3NO 2 + 3H 2 O металдарды оксидтерінен қалпына келтіреді (алюминотермия): 8Al + 3Fe 3 O 4 \u003d 4Al 2 O 3 + 9Fe, 2Al + Cr 2 O 3 \u003d Al 2 O 3 + 2CrСілтілермен: 2Al + 2NaOH + 6H 2 O \u003d 2Na + 3H 2. Әл(О) 3 - алюминий оксидінің сумен қосылуы. Ішінде ақ желатинді, нашар еріген. суда, амфотерлік қасиетке ие. Алюминий тұздарының сумен әрекеттесуі арқылы алынады. p-рами-сілті, олардың артықтығын болдырмай: AlCl 3 + 3NaOH->Al (OH) 3 + 3NaCl. Жаңа тұнбаға түскен алюминий гидроксидімен өзара әрекеттесуге қабілетті: k-mi-Al (OH) 3 + 3HCl-> AlCl 3 + 3H 2 O; сілті-ми-Al (OH) 3 + NaOH-> Na 3. Кептірілген алюминий гидроксиді - predstavl.soboy ақ кристалды. кірістірілген, шешілмеген. k-tah ischelochah жылы. Алюминий гидроксидінің өзара әрекеттесуінің жеке жағдайлары: рубидий гидроксиді Al (OH) 3 + 3RbOH (судағы ерітінді) -> Rb 3, рубидий оксиді: 2Al (OH) 3 + Rb 2 O (қорытпа) -> 2RbAlO 2 + 3H 2O, Алюминий оксиді: Al 2 O 3 +7H 2 O + 2NaOH \u003d 2Na, Al 2 O 3 +9H 2 O + 6HCl \u003d 2Cl 3;Al 2 O 3 + NaOH \u003d 2NaAlO 2 + H 2 O, Al 2 O 3 + Na 2 CO \u003d 2NaAlO 2 + CO 2. Реактордың сапасы алюминий тұздарының ерітінділеріне сілтіні қосқанда ақ желатинді масса тұнбаға түседі - алюминий гидроксиді Al (OH) 3.

алюминий тұздары- суда ериді, гидролизге ұшырайды, олардың көпшілігі тұндырғанда кристалды гидраттар түзеді Al 2 (SO 4) 3 18H 2 O, Al (NO 3) 3 24H 2 O, сілтілі металдардың сульфаттары, таллий, аммоний иондары алюминий сульфат қос тұздар түзеді - жалпы формуладағы алюминий алюминийі Me 2 SO 4 Al 2 (SO 4) 3 24H 2 O. Төменгі дәрежеде (+1,2): 2Al + AlCl 3 \u003d 3AlCl. Қолдану: электр сымдары, құбырлар, ядролық реакторлар, коррозиядан қорғау, алюминотермия, фольга, қорытпалар - сұйытылған газды тасымалдау және сақтау үшін, оксид - жасанды асыл тастар, сульфат және квас - былғары илеу үшін, лантанидті алюминаттар - оптикалық шынылар өндірісі ;фармацевтикалық препараттар - ауырсынуды басатын дәрілер, адсорбенттер (оксидтер). биологиялық рөлі. . 50-100 мг - өкпеде, бауырда, бұлшықеттерде, қан плазмасында, мида, сүйек тінінде, тырнақта, мида. Тәуліктік тұтыну - 60-90 мг. өсімдік тектес өнімдерде, нанда, сәбізде, шайда.Al+3 протеиндік және фосфатты кешендердің түзілу процестерінде, дәнекер және сүйек тінінің регенерациясының құрылысында. - оның шахталық метаболизмге әсері, орталық жүйке жүйесінің бұзылуына, гемоглобин синтезіне, жасушалардың көбеюі мен өсуін тежеуге, гемоглобин синтезін тежеуге.

өзара әрекеттесу, Ван дер Ваальс әйтпесеВан дер Ваальс күштері(ағылшын) - әлсіз, ковалентті емес, молекулалардың дипольдік (көпполюсті) моменттерінің әрекеттесуінен және олардың поляризациясынан туындайтын электронды қабаттар.

Сипаттама

Үлкен қашықтықта ван-дер-Ваальс әрекеттестігі тартылу сипатына ие және полярлы және полярлы емес кез келген молекулалар арасында болады. Қысқа қашықтықта ол электронды қабықтардың итеруімен өтеледі. Ван-дер-Ваальс әрекеттесулері деп аталатын өзара әрекеттесулердің келесі негізгі түрлерін ажыратуға болады.

1. Полярлы молекулалар, яғни тұрақты дипольдік моменттері бар молекулалар арасындағы бағдарлық (диполь-диполь) әрекеттесу. Қатты бағытталған дипольдердің әрекеттесу потенциалы () анизотропты, яғни тұрақты дипольдің бағдарлануына байланысты. Ол диполь моменттерінің квадраттарына ( және ) пропорционал және температураға () және дипольдер арасындағы қашықтықтың алтыншы дәрежесіне () кері пропорционал:

Сонымен қатар, дипольдік моменттердің жоғары көпполюсті моменттерімен әрекеттесуі (мысалы, диполь-квадрупольдік әрекеттесу) және олардың соңғыларының бір-бірімен әрекеттесуі бар, бірақ сәйкес үлестер әдетте айтарлықтай әлсіз.

2. Бірінші () тұрақты дипольдік моменті екіншідегі өрісімен индукцияланған моментпен әрекеттесетін полярлы және полярсыз молекулалар арасындағы индукциялық (тұрақты диполь-индукцияланған диполь) әрекеттесу. Бұл жағдайда потенциал қашықтықтың алтыншы дәрежесіне кері пропорционал және полярсыз молекуланың () поляризацияланғыштығына және тұрақты дипольдік моменттің квадратына тура пропорционал:

Алдыңғы жағдайлардағыдай, жоғары көп полюсті моменттермен жасалған ұқсас әсерлер болуы мүмкін, бірақ олар әлдеқайда аз маңызды.

3. Классикалық модельде зарядтардың лездік тербелістерінің нәтижесінде пайда болатын моменттердің өзара әрекеттесуі болып табылатын дисперсиялық (индукцияланған диполь-индукцияланған диполь) әрекеттесу (толығырақ мақаланы қараңыз). Оның потенциалы да қашықтықтың алтыншы дәрежесіне кері пропорционал және бөлшектердің поляризациялануымен бірге өседі:

Олардың ішінде ең күштісі, әдетте, дисперсиялық әрекеттесулер болып табылады. Кішкентай молекулалар үшін ван-дер-Ваальс әрекеттесуінің энергиясы 1-30 кДж/моль деңгейінде болуы мүмкін. Ван-дер-Ваальс әрекеттесуі тек молекулалар арасында ғана емес, мысалы, арасында да жүреді. Бұл әрекеттесудің әлсіздігіне қарамастан, ол молекулалық кристалдардың, супрамолекулалық кешендердің тұрақтылығын, молекулалардың байланысын қамтамасыз етеді.

Ван-дер-Ваальс теңдеуі

1873 жылы ван дер Ваальс бір-бірін тартатын және бір-біріне тартылатын диаметрі D сығылмайтын шарлардың молекулалық моделіне сүйене отырып, өзінің таңқаларлық қарапайым теңдеуін шығарды. Нақты газда молекулалық тартылыс нәтижесінде кинетикалық қысым идеал газдағы қысыммен салыстырғанда артады. Ең жалпы ойлардан молекулалық тартылыс тартылатын және тартылатын молекулалардың санына пропорционалды; Δp ~ N 2 . Молекулалық тебілу нәтижесінде нақты газдағы бос көлем газ алып жатқан ыдыстың көлемінен аз болады. Әрбір молекуланың айналасындағы тыйым салынған көлем, оған басқа молекуланың центрі өзара тебілу салдарынан түспейді, оны ван дер Ваальс шардың көлемі ретінде бағалады, мұнда D - диаметрі D сығылмайтын екі шардың центрлерінің арасындағы қашықтық. , газдың мольінің жалпы тыйым салынған көлемі тең болады, яғни. сығылмайтын молекулалардың N a көлемінің төрт еселенген көлеміне тең.

Идеал газ үшін Клапейрон теңдеуі:

pV=N a kT (3,2);

Ван-дер-Ваальс теңдеуі Клапейрон теңдеуі болып табылады, онда жоғарыда келтірілген түзетулер молекулааралық әрекеттесу нәтижесінде жоғарылаған кинетикалық қысым және қысқартылған нақты бос көлем үшін енгізілген:

немесе (3.3);

мұндағы a – тұрақты шама, b4V 0 (V 0 – молекуланың көлемі).

Егер P, V және T айнымалылары ретінде біз олардың салыстырмалы мәндерін қолданамыз P c =P/P k , T c =T/T k , V c =V/V k   (мұндағы P k , T k , V k критикалық құндылықтар) , онда Ван-дер-Ваальс заңы сәйкес мемлекеттердің жалпыға бірдей заңының формасын алады:

– әмбебап функция;

әмбебап константа болып табылады.

Бұл заңның салдарын былай тұжырымдауға болады: барлық заттар бірдей салыстырмалы қысымда және температурада қайнайды. Немесе: бірдей салыстырмалы қысымдар мен температураларда барлық заттардың салыстырмалы көлемдері бірдей болады. Ван дер Ваальс теңдеуін басқа түрде де жазуға болады:

(3.4);

анау. тек бірінші мүшесі ескерілетін температураның кері қуаттарында тартылыс потенциалының кеңеюі ретінде ұсынылуы керек. Бұл тәсілдің негіздемесі ван дер Ваальстың тартылыс күштерінің ұзаққа созылатын табиғаты туралы болжамы қызмет етеді. Ұзақ диапазондағы өзара әрекеттесу жағдайында молекулалардың бір конфигурациясынан екіншісіне өткенде олардың потенциалдық энергиясы өзгермейді деп болжауға болады, яғни. a = const олар тұрақты энергия тығыздығы көршілес орташа өрісте болуына байланысты.

Бұл теңдеудің математикалық және эксперименталды зерттеулері Ван-дер-Ваальс түзетулерінің тереңдігін көрсетті физикалық сезім. Олар газ-сұйықтық фазасының ауысуын анықтайтын жүйе қасиеттерінің өзгеруін ғана емес, сонымен қатар критикалық аймақтың пішінін де сапалы түрде сипаттайды. Сонымен қатар, егер қысқа қашықтықтағы өзара әрекеттесу салдарынан тартымды күштерді тұрақты деп есептеу мүмкін болмаса, онда Ван-дер-Ваальс теңдеуі 1/T 2 терминін ескере отырып, келесі жуықтауға мүмкіндік береді.

Ван дер Ваальс 1873 жылы алғашқылардың бірі болып заттың аморфты күйлерінде химиялық емес молекулааралық әсерлесудің болуын атап көрсетті және бұл әрекеттесуді ұзақ қашықтықтағы тартылыс және қысқа диапазондағы тебіліс деп бөлді. Сонымен бірге ол осы уақытқа дейін ең қарапайым, бірақ сонымен бірге температура мен қысымның кең диапазонында өте дәл, нақты газдың күйлерін есептеу кезінде жоғарыда аталған күштерді есепке алудың математикалық моделін ұсынды. Жоғарыда аталған жағдайларға байланысты молекула аралық тартылыс күштері мен қысқа қашықтықтағы молекула аралық тебілу күштері ван-дер-Ваальс күштері деп аталды.

Кванттық механикалық есептеу көрсеткендей, молекулааралық ұзақ диапазондағы әрекеттесу энергиясы электростатикалық деп аталатын, ал екінші ретті күйзеліс энергиясы – индуктивті және дисперсиялық энергиядан тұрады. Электростатикалық әрекеттесу молекулалардың дипольдік моменттері арасында, ерітінділердегі немесе қорытпалардағы иондар мен дипольдар арасында жүреді. Электростатикалық әрекеттесудегі бейтарап молекулалар үшін молекулалардың тұрақты дипольдік моменттерінің ориентациялы әрекеттесуі маңызды.

Бағдарлау, индукция және дисперсиялық әрекеттесулер Ван-дер-Ваальс тартылыс күштерінің ең маңызды үш құрамдас бөлігі болып табылады. Ван-дер-Ваальс күштері ұзақ диапазондық деп аталады, өйткені ван-дер-Ваальс әсерлесуінің энергиясы қашықтыққа қарай біршама баяу төмендейді және r -n-ге пропорционал.

Ван дер Ваальстың бағдарлық әрекеттесулері

(Кезом эффектісі)

Екі диполь арасындағы ықтимал әсерлесу күштерін қарастырыңыз.

Егер екі диполь бір түзу бойында орналасқан және бірдей бағытталған болса (3.4 а-сурет), онда олар дипольдерді «құйрықта» орнатып, олардың арасындағы қашықтықтың үшінші дәрежесіне кері пропорционал күшпен тартылады.

Күріш. 3.4. Дипольдердің орналасуы.

Ұқсас күш бір-бірінен ең қысқа қашықтықта орналасқан параллель түзулерде орналасқан қарама-қарсы бағытталған екі диполь арасында әрекет етеді (3.4 б-сурет), дипольдерді «бірінің астына» орнатады (дипольдердің параллельге қарсы орнатылуы). Екі жағдайда да олар жүйенің энергиясы минималды болатындай бағытталған (3.4-сурет). Егер дипольдер суретте көрсетілгендей бағытталмаған болса. 3.4 содан кейін дипольдер арасында радиалды әсерлесу күшіне (тартылу немесе итеру) қосымша момент пайда болады.

Сұйықтар мен газдарда жылулық қозғалыс молекулалық бағыттардың барлық түрлеріне әкеледі. Сұйықтар мен газдар үшін жылулық қозғалысты ескере отырып, барлық мүмкін бағдарлар бойынша өзара әрекеттесу энергиясын орташалағанда есептеуді келесі формула бойынша жүргізуге болады:

(3.5);

мұндағы s – дипольдердің центрлерінің арасындағы қашықтық; µ 1 және µ 2 - дипольдердің моменттері.

Ван-дер-Ваальстың бағдарлық әрекеттесулері электролиттік диссоциация процестерінде шешуші рөл атқарады. Ең полярлы заттар үшін бағдарлық сипаттағы ван-дер-Ваальс байланыстары энергия мен балқу және сублимация (немесе қайнау) температураларының мәндеріне ең маңызды үлес қосады. Ван дер Ваальстың бағдарлық әрекеттесулері, ван-дер-Ваальс индуктивті әрекеттесулерімен бірге және Олар абсорбциялық және адсорбциялық шаңды тазарту қондырғыларында қолданылады, сондықтан шаң тазарту қондырғыларында абсорбаттар мен адсотбаттар ретінде әрқашан дерлік жоғары полярлы материалдар қолданылады.

Ван дер Ваальстың индуктивті әрекеттесулері

(Дебай эффектісі)

Тұрақты дипольдік моменті бар молекула полярсыз немесе полярлы басқа молекулада индукцияланған дипольдік момент деп аталады. Электр өрісінің кернеулігі Е индукциялаған дипольдік моменттің  инд мәнін келесі түрде көрсетуге болады:  инд = E+E 2 + . Төмен қарқынды электр өрістері үшін біріншіден басқа қатардың барлық мүшелерін елемеуге болады; бұл жуықтауды индуктивті әсерлесетін дипольдар жұбы үшін жасауға болады.  ind = E, мұндағы  – молекуланың поляризациялануы. Индукцияланған диполь моменті полярланатын молекуланың (немесе тиісінше радикал) орналасқан жерінде полярланатын молекуланың немесе радикалдың индукцияланған дипольдік моментінің пайда болуын тудырған тұрақты дипольдің электр өрісінің кернеулігі сызықтарымен бірдей бағытқа ие. Бір молекуланың тұрақты дипольінің (радикал, күрделі ион) және екінші молекуланың (немесе жалпы атомдар тобының) индукцияланған дипольінің өзара әрекеттесуі екі молекуладан тұратын жүйенің потенциалдық энергиясын төмендетеді және жүйені күшейтеді.

Егер индукцияланған дипольдік моментті индукциялайтын молекуланың өзі поляризациялану қабілетіне ие екенін ескерсек, есептеуді келесі формула бойынша жүргізуге болады:

(3.6);

Индуктивті әрекеттесу энергиясы бағдарлық сияқты қашықтықтың алтыншы дәрежесіне пропорционалды түрде азаяды, бірақ индуктивті әрекеттесу температураға тәуелді емес. Соңғысы индукцияланған дипольдік моменттің бағдары ерікті бола алмайтындығына байланысты, ол индукцияланған дипольдің кеңістіктегі бағыты мен орнымен бірегей түрде анықталады.

Энергетикалық құндылық Индуктивті әрекеттесу U ind неғұрлым маңызды болса, молекулалардың поляризациялануы соғұрлым жоғары болады. Индуктивті өзара әрекеттесу байқалады: асыл газ гидраттарының түзілуі кезінде, полярлы заттардың ерітінділерінде, полярлы емес еріткіштерде (мысалы, тетрахлорметандағы ацетон) т.б., бірақ айтарлықтай поляризацияланатын молекулалар үшін ғана маңызды; оларға ең алдымен конъюгацияланған байланыстары бар молекулалар жатады.

Индуктивті әрекеттесу аддитивті емес. Бұл екі симметриялы орналасқан диполь өрісіндегі полярлы емес бөлшекті қарастырсақ, анық болады. Олардың әрқайсысы өздігінен әрекет ете отырып, индукциялық әсерді тудырады, бірақ олардың бірлескен әрекеті өзара теңестіріледі, кесіндіде Нәтижесінде полярсыз бөлшектің дипольдік моменті индукцияланбайды, демек, қарастырылып отырған жағдайда жүйенің энергиясы индуктивті әрекеттесу арқылы азаймайды.

Жеңіл поляризацияланатын молекулалардың таралмауы және индуктивті өзара әрекеттесулердің аддитивті еместігіне байланысты Дебай эффектісі Кесом эффектісімен (бағдарлық әрекеттесулер) және Лондон эффектісімен салыстырғанда ешқашан басым болмайды.

Ван дер Ваальс дисперсиялық әрекеттесулері

(Лондон әсері)

Дегенмен, дипольдік электрлік моменті ғана емес, сонымен бірге электрлік моменттері де бар мұндай молекулалар бар. жоғары тәртіп; бұл сфералық симметриялы молекулалар, ең алдымен идеал газдардың молекулалары. Алайда асыл газдар салқындату кезінде де сұйытады және одан әрі салқындату кезінде (гелий - тек жоғарылағанда ғана атмосфералық қысым) кристалданады. Идеал газдардың конденсациялануына әкелетін күштер дисперсиялық ван-дер-Ваальс күштері деп аталады. Ван дер Ваальс дисперсиялық әрекеттесулері барлық басқа молекулалар арасындағы өзара әрекеттесуде маңызды рөл атқарады.

Екі молекуладан тұратын жүйе үшін Шредингер теңдеуін пертурбация әдісімен шешу электростатикалық, индукциялық және дисперсиялық әрекеттесулердің бар екенін көрсетеді. Бұл әсерлердің әрқайсысының қатаң кванттық механикалық анықтамасы бар, бірақ егер бағдарлау және индукциялық әсерлерді электростатикалық тұжырымдамалар негізінде де түсінуге болады , онда дисперсиялық әрекеттесу тек кванттық механика негізінде ғана түсіндіріледі.

Асыл газдың екі атомы арасындағы дисперсиялық әрекеттесудің өрескел үлгісін атом ядросының протондары мен ядроның айналасында қозғалатын электрондарды атом центрінің айналасында айналатын лездік электрлік дипольдердің оң және теріс полюстері ретінде қарастыру арқылы жасауға болады.

Бұл дипольдердің бағыты секундына  10 15   цикл жиілігімен өзгеретіндіктен, нәтижесінде атомда тұрақты бағыттағы дипольдік момент болмайтындықтан, уақыт бойынша орта есеппен оның дипольдік моменті нөлге тең болады. Бірақ екі атом кездескен кезде олардың лездік дипольдік моменттері бір-біріне қатысты бағдарланады, ал олардың бағыттары «уақыт бойынша» өзгереді. Атомдардың (немесе электрондары бар иондардың) лездік дипольдік моменттерінің бағыттары арасындағы бұл корреляция жүйенің потенциалдық энергиясын дисперсиялық әрекеттесу энергиясы (немесе Лондон әсерінің шамасы) деп аталатын шамаға азайтады.

Лондон эффектісінің мәні мынада: атомдар мен молекулалардағы электрондарды ядроның айналасында тербелетін бөлшектерге – осцилляторларға ұқсатуға болады. Кез келген осциллятор, қазіргі кванттық механикалық концепцияларға сәйкес, абсолютті нөлдік температураның өзінде энергиясы =h 0 /2, мұндағы  0 – осциллятордың тербеліс жиілігімен нөлдік деп аталатын тербелістер жасайды.

(3.7);

Жұп бөлшектердің дисперсиялық әрекеттесу энергиясы, сондай-ақ бағдарлану және индукциялық әрекеттесу қашықтықтың алтыншы дәрежесіне кері пропорционал; алайда сұйықтықтың булану жылуын шамамен есептеу үшін координациялық санды және басқа факторларды есепке алатын түзету коэффициентін енгізу керек, яғни. бөлшектің қоршаған ортамен әрекеттесу параметрлері.

Дисперсиялық әрекеттесу ерекшелігі оның әмбебаптығы болып табылады – барлық молекулаларда қозғалатын электрондар болады, сондықтан дисперсиялық әрекеттесу барлық молекулалар үшін ерекше маңызды, ал полярлы емес молекулалар үшін Лондон эффектісі негізгі және іс жүзінде жалғыз көзі болып табылады. ван-дер-Ваальс күштері (егер полярлы емес заттың балқымасы немесе кристалы полярлы қоспалардан жеткіліксіз тазартылса, онда индуктивті әрекеттесу де көрсетілуі мүмкін, бірақ бұл жағдайда оның үлесі шамалы). Дисперсиялық әрекеттесу молекулалардағы және иондық кристалдардағы иондардың байланыс энергиясына да белгілі бір үлес қосады.

Заттардың басым көпшілігінің молекулааралық әрекеттесуінде негізгі рөлді дисперсиялық әрекеттесу атқарады. Олар сондай-ақ жасуша органеллалары мен мембраналарының гидрофобты қабықшаларын құрайды. Арқасында гидрофобты (негізінен дисперсия, және т сонымен қатар ішінара индуктивті) байланыстар – белок құрылымындағы аминқышқылдық радикалдардың полярлы емес аймақтары және нуклеин қышқылдарының құрылымындағы нуклеозидтік радикалдар, липидті қабықшалардағы липидті радикалдар және т.б. ретімен орналастырылған; және тұтастай алғанда молекуладағы және органоидтағы позицияда белгісіздік тудырмаңыз, еркін иіліңіз араласып, дененің жұмысына кедергі келтіреді.

Ван дер Ваальстың итерілуі

(Паули эффектісі)

Молекулалар арасындағы ван-дер-Ваальс тартылуына жауапты ұзақ қашықтықтағы күштердің үш негізгі түрі жоғарыда сипатталған: Лондон, Кесом және Дебай эффектілері. Молекулалар (немесе олардың бөліктері) бір-біріне жақындаған кезде жоғарыда аталған ұзақ қашықтықты күштермен қатар молекулалардың (немесе молекулалардың бөліктерінің) электронды бұлттары қабаттасатын кезде пайда болатын қысқа қашықтықтағы күштер байқалады. Үлкен қашықтықтарда бұл күштер шамалы, өйткені атом ядросынан шамамен 3 Å қашықтықта электронның тығыздығы нөлге дейін төмендейді.

Электрондық бұлттардың қабаттасуы екі түрлі нәтижеге әкелуі мүмкін: бөлшектерде толық толтырылмаған немесе төмен орналасқан бос молекулалық орбитальдар болса, донор-акцепторлық, координациялық, молекулааралық және басқа химиялық қосылыстар түзілуі мүмкін; басқа түрдегі қысқа қашықтықтағы күштер – толық толтырылған атомдық немесе молекулалық электронды қабықшалар қабаттасу кезінде пайда болатын ван-дер-Ваальс итеру күштері, Паули принципінің көрінісімен байланысты.

Паули алып тастау принципі (Паули алып тастау принципі, Паули алып тастау принципі) көп электронды жүйелердің әрекетінде негізгі рөл атқарады. Паули принципіне сәйкес, төрт кванттық саны бірдей екі электрон бірдей спиндік орбитальда бола алмайды. Паули алып тастау принципі табиғаттың негізгі заңдарына сілтеме жасайды және тек электрондардың ғана емес, сонымен қатар спиндік кванттық санның жартылай бүтін мәндері бар барлық басқа микробөлшектердің (соның ішінде: протондар, нейтрондар және көптеген басқалар). элементар бөлшектер, сонымен қатар көптеген атомдық ядролар).

Ван-дер-Ваальстың кері итеру күштері молекулааралық әсерлесудің ең маңызды құрамдас бөлігі болып табылады. Қысқа қашықтықта олар айтарлықтай және жақындаған кезде өте тез өседі. Молекула аралық тебілу энергиясы әдетте келесі өрнекпен жуықталады:

(3.8);

A және ρ - инертті газдар атомдарының соқтығысуы кезінде анықталатын тұрақтылар және қарапайым m олекул.