Силы индукционного взаимодействия

Если одна из взаимодействующих частиц неполярна, а вторая обладает дипольным моментом , между ними возникает индукционное взаимодействие, энергия которого описывается уравнением:

. (86)

Обычно энергия индукционного взаимодействия составляет не более 5 % от общей энергии ван-дер-ваальсового взаимодействия. Так же, как и уравнение (84), последнее соотношение может применяться только в случае, когда расстояния между частицами намного больше, чем их ковалентные радиусы. Необходимо рассматривать взаимодействие лишь между двумя атомными группами, находящимися на минимальном расстоянии, принимается во внимание лишь диполь атомной группы или двух химически связанных атомов (диполь связи), поскольку суммарный дипольный момент молекулы относится к диполю, обладающему большим размером, чем ван-дер-ваальсов радиус атомной группы.

Силы ориентационного взаимодействия

Наконец, для двух частиц, обладающих дипольными моментами, возникает ориентационное взаимодействие, энергия которого описывается уравнением:

. (87)

Под взаимодействующими частицами в данном случае подразумеваются химически связанные атомы (микродиполи связей).

В отличие от дисперсионных и индукционных сил для ориентационных сил характерна векторная природа, т.е. энергия взаимодействия двух диполей зависит от их взаимной ориентации.

Максимальная энергия ориентационного взаимодействия реализуется тогда, когда микродиполи связей расположены параллельно и положительный полюс одного микродиполя расположен над отрицательным полюсом другого микродиполя. Практически такое оптимальное расположение взаимодействующих микродиполей не достигается в реальных газохроматографических системах: микродиполи жестко фиксированы в молекулах взаимодействующих веществ, а взаимная ориентация молекул далеко не всегда зависит от расположения и наличия в них микродиполей. Кроме того, с увеличением температуры возрастает кинетическая энергия молекул, вследствие чего возможность оптимальной ориентации микродиполей снижается.

Эти два обстоятельства приводят к тому, что при реализации ориентационного взаимодействия большую роль приобретает стерический фактор, т.е. возможность встречи двух микродиполей и оптимального их взаимного расположения.

Силы полухимического и химического взаимодействий

Еще более прочные адсорбционные связи полухимического характера образуются либо при возникновении водородных связей, либо за счет образования комплексов переноса заряда.

Образование водородных связей имеет место в том случае, когда молекулы, находящиеся на поверхности адсорбента, имеют, например, протоно-донорные атомы. Тогда при адсорбции веществ, имеющих, например, эфирную группировку, образуются водородные связи, энергия которых порядка 34 тысячи калорий, гораздо больше, чем энергия ван-дер-ваальсовых взаимодействий.

Образование комплексов переноса заряда происходит тогда, когда адсорбируемая молекула отдает электрон адсорбционным центрам адсорбента. Тогда адсорбируемая молекула приобретает положительный заряд, адсорбционный центр приобретает заряд отрицательный и образуется комплекс переноса заряда. Эта связь по прочности уже близка к химической.

И, наконец, хемосорбция – процесс адсорбции, протекающий за счет образования прочной химической связи – ковалентной связи.