1. Ориентационная связь
Ориентационная (дипольная) связь образуется между двумя полярными молекулами – диполями (рис.1.5). Сила притяжения между двумя диполями максимальна в том случае, когда дипольные моменты располагаются вдоль одной линии
r
Рис.1.5.Ориентационная (дипольная) связь.
При этом силы притяжения между зарядами +q1 и -q2 преобладают над силами отталкивания зарядов +q1и +q2, -q1и –q2(вследствие того, что кулоновские силы электростатического взаимодействия обратно пропорциональны квадрату расстояния).
Диполи стремятся ориентироваться так, чтобы силы притяжения между ними были максимальны. Тепловое движение молекул разориентирует диполи. Возможны их самые различные взаимные ориентации. Но в среднем между диполями действуют силы притяжения, поскольку самая большая вероятность ориентации, соответствует наибольшей силе взаимодействия и наименьшей энергии связи.
С повышением температуры хаотическое тепловое движение становится более интенсивным и межмолекулярная связь ослабевает.
Потенциальная энергия ориентационного взаимодействия
а сила взаимодействия
то есть убывает с расстоянием значительно быстрее, чем кулоновская сила.
3. Индукционная связь
Индукционная связь образуется в том случае, когда одна из молекул полярная, а другая неполярная. В неполярной молекуле под действием электрического поля полярной молекулы положительные и отрицательные заряды смещаются относительно друг друга. И таким образом неполярная молекула становится полярной – в ней индуцируется дипольный момент. Происходит электрическое взаимодействие «жесткого» и «упругого» диполей.
Потенциальная энергия индукционной связи
(1.7)
,
а сила
. Индукционная связь отличается большей устойчивостью при повышенных температурах, чем дипольная. Ориентация индукционного диполя практически без запаздывания изменяется в соответствии с изменением ориентации жёсткого диполя. (Это объясняется тем, что период обращения электрона вокруг ядра (10-16) несравнимо меньше периода теплового колебания молекул (10-7 – 10-12с ).
3. Дисперсионная связь
Дисперсионные межмолекулярные взаимодействия образуются между неполярными молекулами. Дисперсионную связь, так же, как и ковалентную, можно объяснить только на основании квантовомеханических эффектов. Упрощённо можно представить себе дисперсионное взаимодействие так: в каждый момент времени система ядро – электрон представляет собой электрический диполь; направление дипольного момент системы всё время меняется.
При сближении двух молекул изменения этих дипольных моментов частично синхронизируются, так что между молекулами преобладают силы притяжения (рис 1.6).
Рис.1.6. Дисперсионное межмолекулярное взаимодействие ( объяснения в тексте).
Потенциальная энергия дисперсионного взаимодействия:
сила:
Дисперсионные силы действуют между всеми атомами и молекулами, независимо от того, есть у них постоянные дипольные моменты или нет.