МЕЖМОЛЕКУЛЯРНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ, взаимодействие между электрически нейтральными молекулами или атомами; определяет существование жидкостей и молекулярных кристаллов, отличие реальных газов от идеальных и проявляется в разнообразных физич. явлениях. М. в. зависит от расстояния r между молекулами и, как правило, описывается потенциальной энергией взаимодействия U(r) (потенциалом М. в.), т. к. именно средняя потенциальная энергия взаимодействия определяет состояние и многие свойства вещества.
Впервые М. в. принял во внимание Я. Д. ван дер Ваалъс (1873) для объяснения свойств реальных газов и жидкостей. Ван дер Ваальс предположил, что на малых расстояниях т между молекулами действуют силы отталкивания, к-рые с увеличением расстояния сменяются силами притяжения. На основе этих представлений, даже не рассматривая количественной зависимости М. в. от расстояния, он получил т. н. Ван-дер-Ваалъса уравнение состояния реального газа.
М. в. имеет электрич. природу и складывается из сил притяжения (ориентационных, индукционных и дисперсионных) и сил отталкивания.
Ориентационные силы действуют между полярными молекулами, т. е. обладающими дипольными электрич. моментами (см. Диполь электрический). Сила притяжения между двумя полярными молекулами максимальна в том случае, когда их дипольные моменты располагаются вдоль одной линии (рис. 1). Эта сила возникает благодаря тому, что расстояния между разноимёнными зарядами немного меньше, чем между одноимёнными.
В результате притяжение диполей превосходит их отталкивание. Взаимодействие диполей зависит от их взаимной ориентации, и поэтому силы дипольного взаимодействия наз. ориентационными. Хаотич. тепловое движение непрерывно меняет ориентацию полярных молекул, но, как показывает расчёт, среднее по всевозможным ориен-тациям значение силы имеет определённую величину, не равную нулю. Потенциальная энергия ориентационного М. в. Uор(r) ~ р1р2/r6, где p1 и p2 - дипольные моменты взаимодействующих молекул. Соответственно сила взаимодействия Fop~ r-7. Сила Fop убывает с расстоянием значительно быстрей, чем кулоновская сила взаимодействия заряженных тел
(FКУЛ ~ r-2 ).
Индукционные (или поляризационные) силы действуют между полярной и неполярной молекулами. Полярная молекула создаёт электрич. поле, к-рое поляризует молекулу с электрич. зарядами, равномерно распределёнными по объёму. Положительные заряды смещаются по направлению электрич. поля, а отрицательные — против. В результате у неполярной молекулы индуцируется дипольный момент.
Энергия М. в. в этом случае пропорциональна дипольному моменту р1 полярной молекулы и поляризуемости а2, характеризующей способность другой молекулы поляризоваться: Uинд(r) ~ p1a2/r6. Эта энергия наз. индукционной, т. к. она появляется благодаря поляризации молекул, вызванной электростатич. индукцией. Индукционные силы (Fинд~r-7) действуют также и между полярными молекулами.
Между неполярными молекулами действует дисперсионное М. в. Природа этого взаимодействия была выяснена полностью только после создания квантовой механики. В атомах и молекулах электроны сложным образом движутся вокруг ядер. В среднем по времени дипольные моменты неполярных молекул оказываются равными нулю. Но в каждый момент электроны занимают какое-то положение. Поэтому мгновенное значение дипольного момента (напр., у атома водорода) отлично от нуля. Мгновенный диполь создаёт электрическое поле, поляризующее соседние молекулы. В результате возникает взаимодействие мгновенных диполей. Энергия взаимодействия между неполярными молекулами есть средний результат взаимодействия всевозможных мгновенных диполей с дипольными моментами, к-рые они наводят в соседних молекулах благодаря индукции. Потенциальная энергия дисперсионного М. в. Uдисп(r)~a1a2/r6, а Fдисп~r-7 (здесь a1 и a2 - поляризуемости взаимодействующих молекул). М. в. данного типа наз. дисперсионным потому, что дисперсия света в веществе определяется теми же свойствами молекул, что и это взаимодействие. Дисперсионные силы действуют между всеми атомами и молекулами, т. к. механизм их появления не зависит от того, есть ли у молекул (атомов) постоянные дипольные моменты или нет. Обычно эти силы превосходят по величине как ориентационные, так и индукционные. Только при взаимодействии молекул с большими дипольными моментами, напр, молекул воды, Fop > Fдисп (в 3 раза для молекул воды). При взаимодействии же таких полярных молекул, как СО, HI, HBr и др., дисперсионные силы в десятки и сотни раз превосходят все остальные. Очень существенно, что все три типа М. в. одинаковым образом убывают с расстоянием:
U= Uор+ Uинд +Uдисп~r-6
Силы отталкивания действуют между молекулами на очень малых расстояниях, когда приходят в соприкосновение заполненные электронные оболочки атомов, входящих в состав молекул. Существующий в квантовой механике Паули принцип запрещает проникновение заполненных электронных оболочек друг в друга. Возникающие при этом силы отталкивания зависят в большей степени, чем силы притяжения, от индивидуальности молекул. К хорошему согласию с данными экспериментов приводит допущение, что потенциальная энергия сил отталкивания Uот возрастает с уменьшением расстояния по закону Uот(r) ~ r-12, а Foт ~ r-13.
Если принять, что U (r) = 0 при r -> оо , и учесть, что энергия притяжения убывает с уменьшением расстояния пропорционально r-6, а энергия отталкивания растёт как r-12, то кривая U(r) будет иметь вид, изображённый на рис. 2. Минимуму потенциальной энергии соответствует расстояние, на к-ром силы взаимодействия молекул равны нулю.
Рис. 2. Зависимость потенциала U(r) межмолекулярного взаимодействия Леннарда-Джонса от расстояния r между молекулами . Расстояние r = G - наименьшее возможное расстояние между неподвижными молекулами, E - глубина «потенциальной ямы» (энергия связи молекул).
Рассчитать с достаточной точностью U(r) на основе квантовой механики при огромном разнообразии пар взаимодействующих молекул практически нельзя. Не удаётся пока и экспериментально измерить силу взаимодействия на межмолекулярных расстояниях. Поэтому обычно подбирают такую формулу для U(r), чтобы проделанные с её помощью расчёты хорошо бы согласовались с экспериментом. Наиболее часто пользуются формулой
т. н. потенциалом Леннарда-Джонса. Входящие в формулу величины а и е определяются экспериментально на основе зависимости свойств веществ (напр., коэфф. диффузии, теплопроводности или вязкости) от а и е.
Лит.: РадченкоИ. В., Молекулярная физика, М., 1965; Коулсон К., Межатомные силы — от Максвелла до Шредин-гера, «Успехи физических наук», 19-63, т. 81, в. 3; Гиршфельдер Дж., К е р-тиссЧ., БердР., Молекулярная теория газов и жидкостей, пер. с англ., М., 1961.
Г. Я. Мякигиев.
Смотреть больше слов в «Большой советской энциклопедии»
взаимодействие между электрически нейтральными молекулами или атомами; определяет существование жидкостей и молекулярных кристаллов, отличие ре... смотреть
взаимодействие электрически нейтральных молекул или атомов; определяет существование жидкостей и мол. кристаллов, отличие реальных газов от иде... смотреть
Термин межмолекулярное взаимодействие Термин на английском intermolecular interaction Синонимы Аббревиатуры Связанные термины ван-дер-ваальсов... смотреть
МЕЖМОЛЕКУЛЯРНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ, взаимодействие между молекулами с насыщенными химическими связями. Впервые существование молекулярного взаимодействия принял во внимание Я. Д. Ван-дер-Ваальс (1873) для объяснения свойств реальных газов и жидкостей. Мокулярное воздействие имеет электрическую природу.<br><br><br>... смотреть
МЕЖМОЛЕКУЛЯРНОЕ взаимодействие - взаимодействие между молекулами с насыщенными химическими связями. Впервые существование молекулярного взаимодействия принял во внимание Я. Д. Ван-дер-Ваальс (1873) для объяснения свойств реальных газов и жидкостей. Мокулярное воздействие имеет электрическую природу.<br>... смотреть
МЕЖМОЛЕКУЛЯРНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ , взаимодействие между молекулами с насыщенными химическими связями. Впервые существование молекулярного взаимодействия принял во внимание Я. Д. Ван-дер-Ваальс (1873) для объяснения свойств реальных газов и жидкостей. Мокулярное воздействие имеет электрическую природу.... смотреть
МЕЖМОЛЕКУЛЯРНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ, взаимодействие между молекулами с насыщенными химическими связями. Впервые существование молекулярного взаимодействия принял во внимание Я. Д. Ван-дер-Ваальс (1873) для объяснения свойств реальных газов и жидкостей. Мокулярное воздействие имеет электрическую природу.... смотреть
- взаимодействие между молекулами снасыщенными химическими связями. Впервые существование молекулярноговзаимодействия принял во внимание Я. Д. Ван-дер-Ваальс (1873) дляобъяснения свойств реальных газов и жидкостей. Мокулярное воздействиеимеет электрическую природу.... смотреть
взаимодействие между молекулами, не приводящее к разрыву или образованию новых хим. связей. Впервые существование М. в. принял во внимание И. Д. Ван де... смотреть
intermolekulare Wechselwirkung, zwischenmolekulare Wechselwirkung
interazione delle molecole
intermolekulare Wechselwirkung, zwischenmolekulare Wechselwirkung
intermolecular interaction
intermolecular interaction
intermolecular interaction
intermolecular interaction
couplage intermoléculaire