Межмолекулярные взаимодействия (лекция № 1)

1. Основные положения молекулярно-кинетической теории. Межмолекулярные взаимодействия

Лекция №1

2. Состав живых организмов….

3.

H 60%
O 26%
C 11%
N 2.5%
Ca 0.2%
P,S,Na,Cl,Mg…. 0.3%

4. Основные положения молекулярно-кинетической теории строения вещества

1. Вещество состоит из атомов и молекул

5.

2. Атомы и молекулы находятся в
постоянном, хаотическом, тепловом
движении, интенсивность которого зависит
от температуры.

6.

3. Частицы, состовляющие вещество,
взаимодействуют друг с другом. На малых
расстояниях частицы отталкиваются, на
больших расстояниях – притягиваются.
Взаимодействия характеризуются силой F(r) и
энергией U(r), которые зависят от расстояния

7.

F kx

8.

U r U от r U пр r
U r
U от r
r0
r
U пр r

9.

dU r
F r
U r
dr
dU r F r dr
U r F r dr

10. Расстояние , на котором силы притяжения и отталкивания уравновешивают друг друга, называется равновесным расстоянием. Ему

r0
U min r r0
U r 0
F r 0

11.

Рассмотрим силы взаимодействия
между нейтральными молекулами
вещества. Так как в их состав входят
положительно и отрицательно
заряженные частицы, то между ними
действуют слабые, не валентные силы
взаимодействия, которые имеют
природу притяжения и отталкивания

12.

• Схематически электрически
нейтральная молекула состоит из
из двух равных по величине
разноименных зарядов,
расположенных на некотором
расстоянии друг от друга. Такая
система называется
электрическим диполем

13.

+q
-q
l
ql
ql
Кл м

14. В зависимости от природы распределения электрического заряда в молекулах, они делятся на..

Полярные
– центры распределения
положительного и отрицательного
зарядов не совпадают
Неполярные - центры распределения
положительного и отрицательного
зарядов совпадают

15.

16. Полярные молекулы

0
0
Не полярные молекулы
0

17. Типы взаимодействия между молекулами

• Электростатическое взаимодействие
• Вандерваальсовское взаимодействие
• Водородная связь

18.

Электростатическое взаимодействие

19. Сила электростатического взаимодействия

q1 q2
1 q1 q2
F k
2
2
r
4 0 r
0 8.85 10
12
Кл / Н м Ф / м
2
2
1
F~ 2
r

20. Энергия электростатического взаимодействия

U r F r dr
1 q1q2
U эл
4 0 r
40…. 400 кДж/моль
1
U ~
r

21. Силы Ван-дер-Ваальса

Силы взаимодействия между
нейтральными молекулами имеющие
только природу притяжения
называются силами Вандерваальса
1
F~ 7
r
1
U~ 6
r

22. 1. Дисперсионные силы

Эти силы возникают в результате
возбуждения колебаний электронов в
молекуле под влиянием колебаний
электронов в другой молекуле. Колебания
электронов происходят в одинаковой фазе
и приводят к притяжению двух молекул.
4 40
кДж/моль

23. - потенциал ионизации - это энергия, необходимая для отрыва электрона. - степень поляризации - это способность электронной

3 I1I 2 1 2
Uд
6
2 I1 I 2 r
I
E

24.

Дисперсионные взаимодействия

25. 2. Индукционные силы ( диполь- индуцированный диполь)

Эти силы возникают между молекулами, обладающими
высокой поляризуемостью. Если молекулы достаточно
сближены, то под действием электрического поля одной
из них в другой возникает индуцированный дипольный
момент.
0.4кДж/моль
4
1
Uu
6
2 0 r
2

26.

Индукционные взаимодействия
( диполь- индуцированный диполь)

27. 3. Ориентационные силы (диполь- диполь)

Эти силы возникают между двумя молекулами,
обладающими постоянными дипольными моментами,
и стремятся упорядоченно расположить молекулы
так, чтобы векторы дипольных моментов
ориентировались вдоль одной прямой. Такому
расположению препятствует тепловое движение
молекул
Uo
6
6 0 kT r
1
2
1
2
2

28.

Ориентационные взаимодействия
(диполь- диполь)

29.

Ориентационные взаимодействия
(диполь- диполь)

30.

Энергия вандерваальсовского притяжения
A
U пр 6
r
Энергия отталкивания
B
U от n
r
n 8 13
A, B 0

31. В общем случае

A B
U r 6 n
r
r
A
r
U r 6 Be
r

32.

Водородная связь
Водородная связь - короткодействующая
связь, которая образуется между
электроотрицательными атомами
O ,N ,S ,P
и атомом водорода
H

33. Свойства водородной связи

большая направленность в пространстве
насыщенность связи
определенная длина связи, которая
зависит от среды и элементов,
образующих эту связь
-12,6…-33,6 кДж/моль