Химия - Фролов В.В.
Скачать (прямая ссылка):
При контакте полярных молекул с неполярными в последних возможно возникновение «наведенного», или индуцированного, электрического момента и взаимодействие сведется к предыдущему случаю, но его силы, называемые индукционными, будут несколько меньше.
Неполярные молекулы взаимодействуют между собой за счет так называемых «мгновенных, диполей», связанных с мгновенным перераспределением зарядов в неполярных молекулах. Как правило, взаимодействие между .неполярными молекулами, называемое дисперсионным, значительно слабее рассмотренных ранее видов взаимодействия.
Относительную величину ориентационных и дисперсионных сил, действующих между молекулами, можно оценить, например, по температуре кипения жидкостей различного строения. Некоторые данные приведены в табл. 3.7.
91
Таблица 3.7. Температура кипения и величина электрического момента некоторых веществ
Вещество |1 • ю29,
Кл • м Вещество ц • 10м,
Кл • м' 'кип, К
Но
о;
№ СН4
Оценить 0 0 0 0
величину 20,2 90,0 7,7,2 111,6
индукцией НС1 НВг
ын,
н26
¦того взаи 0,35 0,26 0,482 0,607
модействия 187,9 206 , 239,5 373
ДОВОЛЬНО
трудно, так как оно специфично проявляется, для различных молекул.
При взаимодействии полярных молекул наблюдаются все три типа межмолекулярного взаимодействия.
Вопросы и задачи
1. Не принимая во внимание искажение молекулярных орбиталей за счет полярности связей, нарисуйте схему' перекрытия атомных орбиталей при образовании молекул воды, диоксида углерода, аммиака и трехфтористого бора.
2. Что такое «свободная» орбиталь? Почему атомы кислорода и фтора отличаются по своим свойствам от атомов серы и, соответственно, атомов хлора, несмотря на то, что они являются электронными аналогами?
3. Почему алюминий, имея электронную формулу 1в22я22р63я23р', обычно проявляет степень окисления +3? Нарисуйте схему перекрытия орбиталей в молекулах А1Р3 и А1203.
4. Нарисуйте схему строения РС15, полагая, что форма гибридной орбитали сохраняется и при гибридизации зрй, т. е. с участием свободных с(-орбиталей.
5. Нарисуйте схему строения молекулы 8Р6, исходя из условий предыдущей задачи.
6. Что такое электроотрицательность? Как можно, зная значения ЭО, определить характер .связей между атомами Н—Н, Н—Р, Ы—Н, Ы—Н?
7. Каким образом суммируются электрические моменты связей при определении электрического момента молекулы в целом?
8. Разберите процесс образования комплексного соединения Кз [А1Рв] с точки зрения донорно-акцепторной связи.
Глава четвертая
СТРОЕНИЕ ТВЕРДОГО ТЕЛА. КРИСТАЛЛЫ
4.1. ВВЕДЕНИЕ
Любое вещество может находиться в трех агрегатных состояниях: газообразном, жидком и твердом. Наименьшее влияние сил межмолекулярного взаимодействия наблюдается в газообразном состоянии, так как плотность газов мала и молекулы их находятся на больших расстояниях друг от друга. Газы, находящиеся при температурах, значительно превышающих их критическую температуру, и при давлениях ниже критического, мы может считать «идеальными». К идеальным газам применимы статистика Максвелла — Больцмана и уравнение состояния идеального газа Клапейрона — Менделеева (с. 16). Однако при точных расчетах нужно вносить поправки на межмолекулярное взаимодействие (Рандалл, Льюис). Величины критической температуры (абсолютная температура кипения — Д. И. Менделеев) и критического давления зависят от строения молекул газа. При понижении температуры ниже 7крит и при повышении давления газ начинает конденсироваться и под-действием межмолекулярных сил между отдельными молекулами вещество переходит в жидкое состояние.
Процесс конденсации газов сопровождается значительным выделением энергии. В табл. 4.1 приведены критические параметры для некоторых газов.
Т а б л и ц а 4.1. Критические параметры для некоторых веществ
Вещество Гкрит. К II (1 0крит.1<г/м3 Вещество Т'крит, К Ркрит "10 , Па Окрит- кг/м3
н, о', со* н,о 33,1 154,6 304,0 647,2 12,96 50,77 73,87 221,20 31 41 468 320 сн4
С2Н6
с3н8
С4Н10 190,9 305,3 369,8 425,0 46,41 48,84 42,56 38,0 162 203 220 228
Из табл. 4.1 следует, например, что при комнатной температуре баллон с кислородом будет содержать газ (Гкомн > Гкрит) при давлении 15 МПа, а в баллонах с С02 или пропан-бутановой смесью (Гкомп < Ткрит) будут содержаться жидкости и- давление в них определяется упругостью насыщенного пара, зависящей от температуры.
В жидкости молекулы находятся на малых расстояниях друг от друга и силы межмолекулярного взаимодействия весьма значи
93
тельны, что создает очень большое внутреннее когезионное давление (долгое время жидкость считали несжимаемой), увеличивает вязкость жидкостей при течении и создает поверхностное натяжение на границе раздела жидкость — пар. Поверхностное натяжение обусловливает форму жидкостей: жидкость в состоянии невесомости принимает форму идеального шара (максимальный объем при минимальной поверхности). Значения вязкости и поверхностного натяжения для полярных и неполярных жидкостей приведены в табл. 4.2.
Та 6,1 и на 4.2. Вязкости (ц) и величины поверхностных натяжений ,-(<т) для некоторых жидкостей при 20"С '
