13. Водородная связь. Межмолекулярные взаимодействия (Ориентационное взаимодействие, индукционное взаимодействие, дисперсионное взаимодействие).

Ответ. Водородная связь – это взаимодействие между двумя электроотрицательными атомами (O,N, наиболее сильное с F) одной или разных молекул посредством атома водорода. В большинстве случаев водородная связь слабее ковалентной, но существенно сильнее обычного притяжения молекул друг к другу. В отличии от межмолекулярного взаимодействия водородная связь обладает направленностью и насыщаемостью. Иногда водородная связь образуется в органических соединениях между кислотами, поэтому органические кислоты очень слабые. Молекула воды образует 4 водородные связи. В их образовании принимают участие оба атома Н, а атом О из-за неподеленной электронной пары образует 2 водородные связи с атомами Н соседних молекул воды. При плавлении льда около 10% водородной связи разрушается, и молекулы воды сближаются. Поэтому плотность жидкой воды при t-плавлении выше, чем плотность льда. Межмолекулярное взаимодействие — взаимодействие молекул между собой, не приводящее к разрыву или образованию новых химических связей. Силы притяжения, действующие между молекулами на больших расстояниях, называются силами Ван-дер-Ваальса и представляют собой кулоновские силы, возникающие между электронами и ядрами двух молекул. Межмолекулярные взаимодействия характеризуются отсутствием обмена электронами между частицами, отсутствием специфичности и насыщаемости. Энергия межмолекулярного взаимодействия сравнительно невелика, однако она вносит существенный вклад в энергетическое состояние системы, определяя в значительной степени физические и химические свойства вещества. Механизмы возникновения сил притяжения: Ориентационное взаимодействие (диполь-диполь). Полярные молекулы, в которых центры тяжести положительного и отрицательного зарядов не совпадают (HCl, H2O, NH3), ориентируются таким образом, чтобы рядом находились концы с противоположными зарядами. Между ними возникает притяжение. Энергия взаимодействия в таком случае пропорциональна кубу расстояния между диполями. Притяжение диполь-диполь может осуществляться только тогда, когда энергия притяжения превышает тепловую энергию молекул. Обычно это имеет место в твердых и жидких веществах и проявляется в полярных жидкостях. Индукционное взаимодействие – это электростатическое взаимодействие полярной и неполярной молекулы. Энергия взаимодействия обратно пропорциональна в степени расстояния между ними. Неполярные молекулы под действием поля полярной молекулы поляризуются (становятся полярными), молекулы начинают притягиваться друг к другу, но намного слабее чем две полярные молекулы. Этот вид соединения проявляется в растворах полярных соединений в неполярных растворителях. Дисперсионное взаимодействие (Лондоновские силы) – это взаимодействие, которое может возникнуть между неполярными молекулами. Электроны, которые находятся в постоянном движении могут на очень короткое время оказаться сосредоточенными с одной стороны молекулы и тогда неполярная частица становится полярной. Между молекулами устанавливается кратковременная связь. Является самым слабым из всех взаимодействий.