15 Вопрос Межмолекулярное взаимодействие.

Межмолекулярное взаимодействие.

Если уменьшить расстояние между молекулами газа, увеличивая давление и тем самым уменьшая объем, занятый газом, то при сравнительно низких температурах и при достаточно малых расстояниях между частицами газ превращается в жидкость. Это происходит в результате возрастания сил межмолекулярного взаимодействия. Проявление межмолекулярных сил, под слиянием которых газ превращается в жидкость, а жидкое состояние сменяется твердым, связано с дипольным моментом и поляризуемостью молекул.  Если полярные молекулы находятся на малых расстояниях друг от друга, то они располагаются в определенном порядке. Одноименно заряженные концы диполей взаимно отталкиваются, а противоположные полюса притягиваются; своими разноименными зарядами. Такое взаимодействие называется ориентационным. Чем более полярны молекулы, тем сильнее они притягиваются друг к другу и тем больше ориентационное взаимодействие. Тепловое движение молекул мешает их ориентации, поэтому повышение температуры ослабляет ориентационное взаимодействие.  Одновременно с ориентационным взаимодействием имеет место и поляризация одних полярных молекул другими. Электроны наружных слоев соседних молекул смещаются относительно зарядов ядер: за счет этого у молекул возникают индукционные диполи, которые взаимодействуют между собой и с постоянными диполями. В результате этого молекулы сильнее притягиваются друг к другу. Такое взаимодействие называется индукционным, оно тем сильнее, чем больше дипольный момент и поляризуемость молекул и чем меньше межмолекулярное расстояние. Наложение индукционного взаимодействия на ориентационное увеличивает дипольные моменты и ведет к возрастанию межмолекулярных сил. Индукционное взаимодействие возможно и между полярными и неполярными молекулами. В этом случае под влиянием диполя неполярная молекула поляризуется, возникает индуцированный диполь, который и взаимодействует с постоянным диполем.  Известно, что вещества, состоящие из неполярных молекул, например, инертные элементы, при достаточном понижении температуры переходят в жидкое, а затем и в твердое состояние. Неполярные молекулы и атомы так же взаимодействуют между собой. Объясняется это тем, что вследствие непрерывного движения электронов происходит временное смещение их относительно ядер и в атоме возникает мгновенный диполь. Появление мгновенных диполей приводит к межмолекулярному, так называемому дисперсионному взаимодействию. Силы, обусловливающие это взаимодействие, называются дисперсионными. Дисперсионное взаимодействие присуще всем молекулам — как полярным, так и неполярным. Рассмотренные виды межмолекулярного взаимодействия обычно называют вандервальсовыми. Это взаимодействие является значительно более слабым, чем химическая связь.

16 Вопрос. Скорость хим. Реакций. Гомогенные и гетерогенные системы.

СКОРОСТЬ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ. ЗАВИСИМОСТЬ ОТ РАЛИЧНЫХ ФАКТОРОВ.

Вы знакомы с понятием "скорость" из курса физики. В общем виде скорость - это величина, показывающая как изменяется какая либо характеристика за единицу времени. Скорость химической реакции - это величина, показывающая как изменяются концентрации исходных веществ или продуктов реакции за единицу времени.  Для оценки скорости необходимо измеренение концентрации одного из веществ. Наибольший интерес представляют реакции, протекающие в однородной (гомогенной) среде. Математически скорость химической гомогенной реакции можно представить с помощью формулы:

Для гетерогенной реакции, скорость реакции определяется числом молей веществ, вступивших в или образующихся в результате реакции в единицу времени на единице поверхности:

Зависимость скорости реакций от различных факторов

Условия	Примеры
концентрация	При повышении концентрации хотя бы одного из реагирующих веществ скорость химической реакции возрастает в соответствии с кинетическим уравнением. Рассмотрим общее уравнение реакции: aA +bB = cC + dD. Для данной реакции кинетическое уравнение принимает вид: Причиной повышения скорости является увеличение числа столкновений реагирующих частиц за счёт увеличения частиц в единице объёма.
температура	Химические реакции, протекающие в гомогенных системах (смеси газов, жидкие растворы), осуществляется за счет соударения частиц. Однако, не всякое столкновение частиц реагентов ведет к образованию продуктов. Только частицы, обладающие повышенной энергией - активные частицы, способны осуществить акт химической реакции. С повышением температуры увеличивается кинетическая энергия частиц и число активных частиц возрастает, следовательно, химические реакции при высоких температурах протекают быстрее, чем при низких температурах. Зависимость скорости реакции от температуры определяется правилом Вант - Гоффа : Правило Вант - Гоффа является приближенным и применимо лишь для ориентировочной оценки влияния температуры на скорость реакции.
катализатор	Катализаторы - это вещества, которые повышают скорость химической реакции. Они вступают во взаимодействие с реагентами с образованием промежуточного химического соединения и освобождается в конце реакции. Влияние, оказываемое катализаторами на химические реакции, называетсякатализом.По агрегатному состоянию, в котором находятся катализатор и реагирующие вещества, следует различать: гомогенный катализ (катализатор образует с реагирующими веществами гомогенную систему, например, газовую смесь; гетерогенный катализ (катализатор и реагирующие вещества находятся в разных фазах; катализ идет на поверхности раздела фаз).
площадь соприкосновения реагирующих веществ	Для увеличения площади соприкосновения реагирующих веществ, их измельчают. Наибольшей степени измельчения достигают путем растворения веществ. Быстрее всего вещества реагируют в растворах.
природа реагирующих веществ	Например, металлы магний и железо реагируют с соляной кислотой одинаковой концентрации с различной скоростью. Это связано с разной химической активностью металлов.

 Гомогенная система — система, химический состав и  физические свойства которой во всех частях одинаковы или меняются непрерывно,  без скачков (между частями системы нет поверхностей раздела). В гомогенной системе  из двух и более химических компонентов каждый компонент распределен в массе другого в  виде молекул, атомов, ионов. Составные части гомогенной системы нельзя отделить друг от  друга механическим путем. Примеры гомогенных систем: лед, жидкие или твердые растворы,  смесь газов и др.  Гетерогенная система — неоднородная система, состоящия из однородных частей (фаз),  разделенных поверхностью раздела. Однородные части (фазы) могут отличаться друг от  друга по составу и свойствам. Число веществ (компонентов), термодинамических фаз и  степеней свободы связаны правилом фаз. Примерами гетерогенных систем могут служить:  жидкость — насыщенный пар; насыщенный раствор с осадком; многие сплавы.  Твердый катализатор в токе газа или жидкости тоже гетерогенная система  (гетерогенный катализ).

 Гетерогенные и гомогенные системы (хим.). — Буквально гетерогенные системы значит разнородные, а гомогенные — однородные системы; при этом, однако, есть ряд подразумеваемых допущений, почему вопрос заслуживает более подробного рассмотрения. "Материя (Le-Chatelier, "An. d. m.", 9, 131—135 [1897]) может являться в двух состояниях, между которыми имеется резко выраженное различие и которые не могут быть связаны друг с другом рядом непрерывных промежуточных состояний: это состояния — кристаллическое и аморфное. Кристаллическое состояние характеризуется тем, что свойства материи ориентированы в пространстве, т. е. меняются вокруг каждой точки в зависимости от избранного направления... на первом месте тут должна быть поставлена способность влиять на скорость света..., затем, теплопроводность... и, наконец, внешняя геометрическая форма"; к этой характеристике можно бы прибавить и различную скорость растворения кристаллов по различным плоскостям (ср. Lehmann, "Molekularphysik", I, 491—501). "Аморфное состояние, — продолжает Ле-Шателье, — это не кристаллическое состояние; в аморфной материи все свойства, каковы бы они ни были, тождественны вокруг всякой точки и по всем направлениям. Таковыми являются все жидкие, газообразные и так называемые стеклообразные тела", являющиеся примерами гомогенных систем. На основании приведенной цитаты следовало бы все кристаллические тела считать Г. системами, но принято, однако, называть и их гомогенными, если в них не наблюдается каких-нибудь видимых плоскостей раздела, указывающих на сосуществование по крайней мере двух фаз (пар твердого тела, как невидимый, при этом игнорируют); можно считать этот обычай до некоторой степени оправдываемым тем, что в массе кристаллического тела, особенно, если оно образовано сплетением мелких кристаллов, ориентировка свойств не подчинена никакому закону, она вполне беспорядочна и в силу этого является вероятность "средней однородности" ("средней аморфности"?) данного тела. Затем, когда мы говорим о Г. системах, то мы подразумеваем гетерогенность равновесных систем, где сосуществующие фазы разделены видимыми поверхностями раздела, поверхностями, на которых наблюдаются резкие разрывы сплошности физических свойств и химической концентрации, но которые могут с изменением условий (факторов равновесия) перемещаться в том или другом направлении; а потому жидкость, запаянная в стеклянном сосуде, при отсутствии пара и отвечающего ей твердого тела, считается, напр., нами гомогенной, а не Г. системой (стекло не рассматривается как естественная часть системы); вода и ее пар, вода и лед, раствор над избытком твердого ("кристаллического") растворенного тела (насыщенный раствор) — примеры Г. систем. Как известно из правила фаз (см. "Закон фаз", "Физико-математический Ежегодн.", II, 174), чем богаче данная система фазами, тем меньшим числом степеней свободы она располагает, тем она определеннее; несмотря на это, такие системы привлекли на себя внимание главным образом в последнее время (работы Роозебоома, фан'т-Гоффа и др.), а большинство работ и до сих пор посвящено "гомогенным" системам; обыкновенно, впрочем, их свобода ограничивается выбором определенной температуры опыта, игнорированием влияния давления на ход превращения, благо оно почти не сказывается при грубых способах исследования, игнорированием сосуществующей газообразной фазы, если изучаются свойства раствора и т. д. Об особом случае гетерогенности, создаваемом неоднородностью давления в разных точках системы,