Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Матвеев А.Н. -> "Молекулярная физика. Том 2" -> 97

Молекулярная физика. Том 2 - Матвеев А.Н.

Матвеев А.Н. Молекулярная физика. Том 2 — М.: Высшая школа, 1981. — 400 c.
Скачать (прямая ссылка): molekulyarnayafizikat21981.djvu
Предыдущая << 1 .. 91 92 93 94 95 96 < 97 > 98 99 100 101 102 103 .. 181 >> Следующая

классических представлений.
Два положительных заряда отталкиваются кулонов-
скими силами: ^ ^->
Поместим на середине расстояния между ними отрицательный заряд, по
абсолютному значению равный поло- 59.
жительным зарядам: - -
Тогда со стороны этого заряда на положительные заряды действуют силы
притяжения, в четыре раза большие, чем силы отталкивания положительных
зарядов друг от друга. В результате на положительные заряды действует
сила, стремящаяся их сблизить, т. е. сила притяжения:
о | о
Механизм осуществления ковалентной связи
§ 29. Силы взаимодействия 221
Силы, действующие на отрицательный заряд со стороны положительных,
взаимно уравновешиваются. В этом и состоит процесс возникновения
ковалентной связи. Однако статистическое равновесие такого вида
невозможно. Квантовая механика объясняет, как возникает движение
электронов, при котором в среднем некоторые электроны при своем движении
большую часть времени проводят между положительно заряженными ядрами, т.
е. эти электроны эффективно образуют отрицательный заряд между ядрами
(рис. 59). Речь идет обычно о двух электронах, движение которых
обобществляется, и нельзя сказать, какому из атомов молекулы они
принадлежат. Поэтому возникающая при этом связь и называется ковалентной.
Межмолекулярные силы в твердых телах. Твердое состояние возникает тогда,
когда энергия связи молекул значительно больше кинетической энергии их
теплового движения. В результате этого возникает упорядоченная
кристаллическая структура, соответствующая минимуму свободной энергии.
Ионные и ковалентные связи являются важными для удержания не только
атомов в молекуле, но и молекул и атомов в твердом теле. В результате
образуется кристаллическая структура твердого тела. Если кристаллическая
структура возникает за счет ковалентной связи, то кристаллы называются
ковалентными, а если за счет ионной связи - ионными. Механизм образования
ковалентной связи показывает, что у ковалентных кристаллов электроны не
очень строго локализованы в окрестности ионов, составляющих решетку
кристалла. Осуществляющие ковалентную связь электроны распределяются
между ионами, причем обычно концентрируются вдоль некоторых выделенных
направлений, которые называются направлением связей. Это понятие будет
полезным в § 49 при описании макромолекул. У ионных кристаллов
электронное облако локализовано вблизи ионов, а между ионами электроны
практически отсутствуют. Моделью ионного кристалла является совокупность
непроницаемых заряженных сфер, между которыми действуют кулоновские силы,
причем определяющую роль играют силы притяжения между разноименно
заряженными сферами. Непроницаемость сфер препятствует коллапсу.
С теоретической точки зрения, непроницаемость сфер обусловлена принципом
Паули и существованием устойчивых электронных конфигураций электронов в
атомах и молекулах. Силы отталкивания, которые уравновешивают кулоновские
силы притяжения между ионами, возникают при соприкосновении сфер. Кроме
того, расстояния между центрами сфер должны быть минимальными, чтобы
обеспечить минимизацию свободной энергии для получения устойчивого
равновесия. Это требование определяет способ "упаковки" сфер,
моделирующих ионы, при образовании структуры
0 Не существует универсального закона, описывающего межмолекулярное
взаимодействие. Оно зависит от свойств молекул, условий взаимодействия,
механизма его осуществления и других конкретных факторов. Поэтому
межмолекулярное взаимодействие описывается всегда приближенными формулами
со строго определенными границами их справедливости.
Ионная связь возникает в результате полного обмена зарядами, а
ковалентная - в результате частичного. Силы Ван-дер-Ваальса возникают без
обмена зарядами. Металлическая связь по своей физической природе является
ковалентной, но обобществляются многие электроны.
222 4. Газы с межмолекулярным взаимодействием и жидкости
кристалла. На рис. 60 показана возможность упаковки шаров одинакового
радиуса. Если имеется два сорта ионов различного радиуса, то возможности
упаковки более разнообразны. Наиболее типичные из них показаны на рис.
61-63. Следует сказать лишь несколько слов об упаковке ионов,
изображенной на рис. 62. Маленькие шары как бы "висят", не соприкасаясь с
соседями. Это означает, что действующие на них кулоновские силы как бы
уравновешивают друг друга.
Не следует думать, что эта ситуация противоречит известной из теории
электромагнетизма теореме Ирншоу, согласно которой статическое равновесие
электрических зарядов невозможно. В данной системе присутствуют не только
кулоновские силы, но и "упругие" силы, возникающие от соприкосновения
сфер, которые хотя и имеют электромагнитное происхождение, но не сводятся
к нему. Кроме того, в целом вся структура является динамической и поэтому
никакого противоречия с теоремой Ирншоу не возникает.
Следующим типом кристаллов являются молекулярные кристаллы, когда в узлах
кристаллической решетки располагаются молекулы. Между молекулами в этом
Предыдущая << 1 .. 91 92 93 94 95 96 < 97 > 98 99 100 101 102 103 .. 181 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed