Межмолекулярное взаимодействие
Силы Ван-Дер-Ваальса :
Ориентационное взаимодействие осуществляется между полярными молекулами. Диполи ориентируются относительно друг друга, притягиваясь противоположно заряженными концами (электростатическое взаимодействие). ( Есв.» 25кДж/моль).
Индукционное взаимодействие возникает между полярными и неполярными молекулами. Электрическое поле полярной молекулы может индуцировать диполь в неполярной молекуле (наведенный диполь). Между диполями возникает связь.
Дисперсионное взаимодействие осуществляется между неполярными молекулами, в которых вследствие пульсирующего движения электронного облака возникают мгновенные диполи, взаимодействующие друг с другом.
Силы Ван-Дер-Ваальса зависят от расстояния между молекулами. На больших расстояниях (газообразные системы) они ничтожно малы и реально существуют в конденсированных системах (жидкости, газы). При повышении температуры происходит их ослабление вследствие усиления теплового движения молекул.
Водородные связи (Есв.» 80кДж/моль) осуществляются между высокополярными водородсодержащими молекулами (HF, NH3, H2O) и внутри молекул органических соединений между атомами водорода и наиболее электроотрицательными атомами кислорода, азота. Их можно рассматривать как электростатическое взаимодействие между положительно- и отрицательно- заряженными частями молекул с высокополярными связями. При этом образуются полимерные образования сложной структуры (например, кластеры воды).
На рис. 21 представлены водородные связи между молекулами фтороводорода:
Контрольные вопросы
1. Какие типы химической связи вы знаете?
2. Какими свойствами характеризуется связь?
3. Указать условия образования ковалентной и ионной связей.
4. Пользуясь таблицей величин относительной электроотрицательности, вычислить их разность для связей: K-Cl, Ca-Cl, Fe-Cl, Ge-Cl. Какая из них характеризуется наибольшей степенью ковалентности?
5. Условия образования полярной и неполярной связей? Приведите примеры молекул.
6. Вычислите разность относительных электроотрицательностей атомов для связей H–O и O–As. Какая из связей более полярна? К какому классу гидроксидов относится As(OH)3?
7. Определить характер связей в кристаллических структурах твердых веществ: KF, BaCl2, сера, йод, карбид кремния.
8. Определить характер связей в молекулах SCl4; SiCl4; ClF3 и IBr и указать для каждой из них направление смещения электронной плотности. Расположить молекулы в ряд в порядке увеличения полярности связи.
9. Какой параметр используется для количественной оценки полярности связи в молекуле?
10. Как изменяется длина связи в ряду: N-H; P-H; As-H; Sb-H?
11. Что такое «насыщаемость» связи? Каково максимальное насыщение связи у элементов 2-го и 3-го периодов и у каких элементов оно реализуется?
12. Охарактеризуйте s и p ковалентные связи.
13. Чем характеризуется направленность ковалентной связи?
14. Какие вы знаете типы гибридизации связи, и какая им соответствует форма молекул? Приведите примеры.
15. Какими типами гибридизации атомных орбиталей кремния и углерода описывается образование молекул SiH4, C2H4, C2H2 и иона [SiF6]2-?
16. Какова пространственная структура молекул CO2 и CS2, дипольные моменты которых равны нулю? Каким типом гибридизации описываются эти молекулы.
17. Можно ли предположить, что молекула SO2, обладает линейной структурой, учитывая ее полярный характер связи (m=1,6 Д)?
18. Определить тип гибридизации электронных облаков атома Ti в молекуле TiF4.
19. Как изменяется валентный угол между связями:
а) Н-Э-Н, где Э: O, S, Se, Te;
б) Н-Э-Н, где Э: N, P, As, Bi? Объяснить причину такого характера изменения.
20. В какой из молекул H2S, H2Se или H2Te и почему угол между валентными связями больше?