3. Межмолекулярное взаимодействие. Это взаимодействие молекул подразделяется на ориентационное, индукционное и дисперсионное.

1) Ориентационное (или диполь-дипольное) взаимодействие проявляется между полярными молекулами (постоянными диполями), например, НСl, H₂O, Н₂S и другие.

Полярные молекулы при сближении друг с другом ориентируются друг относительно друга противоположными полюсами диполей, вследствие чего наблюдается их взаимное электростатическое притяжение.

Энергия взаимодействия двух полярных молекул прямо пропорциональна произведению их дипольных моментов (μ₁ и μ ₂) и обратно пропорциональна шестой степени расстояния между ними:

Е_{ориент.} = -2/3 ∙ (μ ²₁ ∙ μ ²₂/Г⁶) ∙ N_А/RT,

где N_А – постоянная Авогадро,

R – универсальная газовая постоянная,

Т – температура, ^оК.

Из формулы следует, что чем более полярны молекулы, тем сильнее они притягиваются и тем самым больше ориентационное взаимодействие. Повышение температуры уменьшает энергию ориентационного взаимодействия.

2) Индукционное взаимодействие - такое взаимодействие проис-ходит, когда встречаются полярная молекула (НСl) и неполярная молекула (СО₂). Под действием полярной молекулы неполярная молекула (СО₂) поляризуется (деформируется) и становится полярной, т.е. в ней возникает (индуцируется) диполь, который в свою очередь увеличивает полярность полярной молекулы (т.е. делает ее более полярной). Индуцированный диполь притягивается к полярной молекуле.

Энергия индукционного взаимодействия, т.е. взаимодействия полярной и неполярной молекул, практически не зависит от температуры, а зависит от дипольного момента молекулы (μ) и поляризуемости (α) молекул: Е_{индукц.} = - (2 · α μ ²)/r⁶. Поляризуемость (α) характеризует способность молекул к деформации (поляризации).

3) Дисперсионное взаимодействие обусловлено взаимодействи-ем молекул друг с другом за счет их мгновенных микродиполей. Это взаимодействие универсально, т.е. действует между всеми атомами и молекулами независимо от их строения. Оно практически полностью определяет взаимное притяжение молекул в веществах неполярных и со слабо поляризуемыми молекулами (Н₂, N₂, Не). Чем более полярна или поляризуема молекула, тем сильнее будут проявляться ориентационное и индукционное взаимодействия.

Силы межмолекулярного взаимодействия называются силами Ван-дер-Ваальса, они гораздо слабее ковалентных и ионных связей и находятся в пределах 0 ÷ 20 кДж/моль. Эти силы обуславливают агрегацию вещества - превращение газообразного вещества в жидкое и далее в твердое состояние. Они обуславливают также явление адсорбции и имеют большое значение в каталитических процессах.

Рассмотренные три вида межмолекулярного взаимодействия относятся к электростатическому взаимодействию молекул. Кроме того, между молекулами может осуществляться донорно-акцекторное взаимодействие.

Н₃N: + □ ВF₃ → Н₃N – ВF₃

донор акцептор

Энергия межмолекулярного донорно-акцекторного взаимодействия колеблется в широком интервале значений: от 5 кДж/моль до 250 кДж/моль, т.е. может быть близка как к энергии ван-дер-ваальсова взаимодействия, так и к энергии обычных межатомных ковалентных связей.

Лекция 5. Элементы химической термодинамики.

1. Понятия и определения химической термодинамики.

2. Изменение энтальпии в химических реакциях.

3. Изменение энтропии в химических реакциях.