2

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО КУЛЬТУРЕ И КИНЕМАТОГРАФИИ

Государственное образовательное учреждение высшего

профессионального образования

"САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ КИНО И ТЕЛЕВИДЕНИЯ"

Кафедра общей, органической и физической химии

ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

Методические указания по выполнению лабораторных

работ для студентов специальности 240504.

"Технология кинофотоматериалов и магнитных носителей"

дневного и заочного отделений.

Часть V. Поверхностные явления.

Санкт-Петербург

2006

Составитель: Л.Л. Кузнецов

Рецензент: В.В. Митрофанов

Рекомендовано к изданию в качестве методических указаний по лабораторному практикуму по физической химии кафедрой общей, органической и физической химии.

Протокол заседания кафедры общей, органической и физической химии № 3 от 8 декабря 2005 г.

 СПбГУКиТ 2006 г.

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ВВЕДЕНИЕ

1. Межмолекулярное взаимодействие

Валентно-насыщенные молекулы, такие, например, как Н₂O, СН₄, NН₃, СO₂ и т.д., взаимодействуют между собой, о чем свидетельствует возможность существования их в жидком и твердом состояниях. Испарение жидкостей всегда сопровождается поглощением тепла, что связано с разрушением "связей" между отдельными молекулами. Величина мольной теплоты испарения является мерой энергии межмолекулярного взаимодействия в жидкости (чем больше энергия взаимодействия, тем больше теплота испарения).

Жид-кость	Теплота испарения, кДж/моль
CH4	8.2
C3H8	18 .6
HJ	19.8
NH3	23.3
C2H5OH	38.6
H2O	40.7

Из приведенной таблицы видно, что с ростом полярности молекул энергия их межмолекулярного взаимодействия растет, однако даже у абсолютно неполярных молекул (СН₄, С₃Н₈) она не равна нулю. Основные виды взаимодействия между частицами делятся на: неспецифические (ван-дер-ваальсово взаимодействие, ион-диполь­ное взаимодействие) и специфические (водородная связь).

1.1. Ван-дер-ваальсово взаимодействие.

Оно осуществляется на сравнительно больших расстояниях, до 10∙10^-10 м и имеет электростатическую природу. Основными составляющими взаимодействия являются: дисперсионное, индукционное, ориентационное и ион-дипольное.

1.1.1. Дисперсионное взаимодействие.

Такое взаимодействие осуществляется между любыми молекулами, как полярными, так и неполярными и заключается в том, что при сближении молекул на расстояние 3−5∙10^-10 м колебания их электронных оболочек, происходящие примерно 10¹⁵ раз в секунду, становятся согласованными. Мгновенно образующиеся диполи ориентируются друг относительно друга и меняются "в такт". Это приводит к понижению общей энергии системы из двух молекул, то есть к их притяжению.

Для неполярных молекул дисперсионное взаимодействие является единственным видом межмолекулярного взаимодействия. Оно является сравнительно дальнодействующим и его энергия убывает пропорционально шестой степени расстояния между молекулами:

где − коэффициент пропорциональности, зависящий от структуры частиц.

Отрицательное значение энергии (знак минус) показывает, что это энергия притяжения.

1.1.2. Индукционное взаимодействие.

Оно проявляется в том случае, когда хотя бы одна из взаимодействующих молекул является полярной, то есть представляет собой постоянный диполь. При взаимодействии неполярной молекулы с соседней полярной молекулой происходит деформация электронной оболочки и образование наведенного, или индуцированного диполя. Результатом этого является электростатическое притяжение двух диполей:

Энергия индукционного взаимодействия тем больше, чем больше дипольный момент полярной молекулы (диполя) и поляризуемость электронной оболочки неполярной молекулы. Эта энергия убывает также пропорционально шестой степени расстояния между частицами.