К вопросу о силах взаимодействия между молекулами и ассоциации молекул. Часть 5

где е и о — силовые постоянные.

График потенциальной функции Леннарда-Джонса приведен на рис. 16. Величина е соответствует минимуму потенциальной .энергии (глубине потенциальной ямы).

Для полярных молекул, у которых существенно только диполь-диполь-ное взаимодействие, хорошие результаты дает потенциальная функция Штокмайера

(39)

Если необходимо учитывать взаимодействия высших мультиполей, что, вероятно, особенно важно для молекул, имеющих тенденцию к образованию водородных связей, то хорошие результаты можно получить, пользуясь модифицированным потенциалом Штокмайера:

где Q—цилиндрически симметричный квадрупольный момент молекулы;

Минимум потенциальной кривой (см. рис. 16) является точкой равновесия. В этой точке силы притяжения равны силам отталкивания и равнодействующая межмолекулярных сил равна нулю. При сближении молекул под Действием сил притяжения потенциальная энергия системы непрерывно уменьшается и достигает минимального значения в точке равновесия. Дальнейшее сближение молекул будет происходить, если в точке равновесия они имеют достаточную кинетическую энергию, чтобы преодолеть увеличивающееся противодействие силы отталкивания. При низкой температуре, когда кинетическая энергия системы невелика, молекулы будут колебаться около положения равновесия, что, в конечном счете, приведет к сцеплению отдельных молекул. Рассмотренные силы, обычно называемые ван-дер-ваальсовыми силами, и являются основными при сцеплении молекул в процессах образования жидкой и твердой фаз, адсорбции, поверхностном натяжении и др.

Мы рассматриваем действие ван-дер-ваальсовых сил для приложения их к взаимодействию молекул в газовой фазе, когда из-за энергетических изменений в сталкивающихся молекулах становится возможным сцепление их в отдельные комплексы, совершающие дальнейшее движение за счет избытка кинетической энергии образующихся групп.

Рассмотрим подробнее, с этой точки зрения, потенциальную кривую на рис. 16.

В действительности условия абсолютного нуля не достигаются, тем не менее наблюдается ассоциация молекул. Более того, такое сцепление молекул в комплексы наблюдается при температурах4 даже выше 1500° К Происходящие при этом явления можно разделить на две категории. Если кинетическая энергия молекул в среде велика, то при достижении потенциальной ямы (т. е. «соприкосновении» молекул одна с другой) молекулы имеют запас кинетической энергии, больший запаса энергии, соответствующего глубине потенциальной ямы. В этом случае происходит дальнейшее сближение сталкивающихся молекул, пока избыток кинетической энергии их не израсходуется на преодоление энергии отталкивания; после этого молекулы начнут двигаться в соответствии с потенциальной кривой в обратном направлении. Чтобы такие молекулы могли сцепиться, необходимо наличие аккумулятора, который забрал бы у сталкивающихся молекул избыток кинетической ' энергии в то время, когда они находятся в области потенциальной ямы. Таким аккумулятором может служить третья молекула, если только энергия ее достаточно мала и [она может воспринять избыток энергии, которая выделяется в результате столкновения двух молекул.

 

Другие части:

К вопросу о силах взаимодействия между молекулами и ассоциации молекул. Часть 1

К вопросу о силах взаимодействия между молекулами и ассоциации молекул. Часть 2

К вопросу о силах взаимодействия между молекулами и ассоциации молекул. Часть 3

К вопросу о силах взаимодействия между молекулами и ассоциации молекул. Часть 4

К вопросу о силах взаимодействия между молекулами и ассоциации молекул. Часть 5

К вопросу о силах взаимодействия между молекулами и ассоциации молекул. Часть 6

К вопросу о силах взаимодействия между молекулами и ассоциации молекул. Часть 7

К вопросу о силах взаимодействия между молекулами и ассоциации молекул. Часть 8