Тема 1. Межмолекулярное взаимодействие

Цели и задачи:

На фактическом уровне получения знаний:

1. Понятие межмолекулярного взаимодействия и его особенности;

2. Виды межмолекулярных взаимодействий и условия их возникновения.

На операционном уровне получения знаний:

Учить студента:

Определять виды межмолекулярного взаимодействия на основании знаний о природе и строении взаимодействующих частиц.

На аналитическом уровне получения знаний:

Обучить студента:

1. Оценивать влияние межмолекулярного взаимодействия на свойства газов, жидких и твердых веществ;

2. Объяснять строение и физико-химические свойства газов, жидкостей, молекулярных кристаллов и полимеров.

Фактический материал:

I. Специфические межмолекулярные взаимодействия – водородная связь. Ионно-ковалентный (донорно-акцепторный ) характер водородной связи. Показать на примере образования жидкой воды и плавиковой кислоты. Понятие об ассоциативных жидкостях.

II. Универсальные межмолекулярные взаимодействия (ММВ), силы Ван-дер-Ваальса, природа этих сил.

Классификация ММВ и энергия взаимодействия (Е):

а) ориентационные взаимодействия полярных молекул, энергия которых определяется , где - дипольные моменты, взаимодействующий молекул; - постоянная Больцмана, температура и межмолекулярное расстояние, соответственно;

б) индукционные взаимодействия полярных и неполярных молекул, , где - поляризуемость первой и второй молекул;

в) дисперсионные взаимодействия притяжения возникают за счет мгновенных диполей, возникающих в молекулах в результате различных форм движения в них , где - энергия ионизации;

г) межмолекулярное отталкивание электронных оболочек, энергия которого описывается степенной функцией , где В – постоянная, n – принимает значения 9, 12, 15.

III. Влияние межмолекулярного взаимодействия на агрегатное состояние вещества, фазовые переходы, физические и физико-химические свойства.

Выводы по теме:

1. Межмолекулярные взаимодействия имеют как электростатическую, так и донорно-акцепторную природу и отличаются от химической связи по энергии, радиусу действия и другим параметрам.

2. Тип МВВ определяется природой вещества и его строением; а также характером химической связи и донорно-акцепторными свойствами атомов соединения.

3. Межмолекулярные взаимодействия существенно влияют на агрегатное состояние вещества и его свойства.

4. Водородная связь относится как к внутри-, так и к межмолекулярным связям. Механизм ее образования и ее характеристики зависит от условий формирования связи.

Вопросы для самопроверки:

1. Какова природа преобладающих сил межмолекулярного взаимодействия в системе H₂O₂ – НF:

а) дисперсионное и индукционное;

б) ориентационное и донорно-акцепторное;

в) водородное и ориентационное.

2. Указать как изменяется природа преобладающих сил межмолекулярного взаимодействия в жидких веществах при переходе от СО₂ к H₂S:

а) от дисперсионного к ориентационному и водородному;

б) от дисперсионного к индукционному;

в) от ориентационного к водородному.

3. Объяснить, почему такие жидкости, как спирты, уксусная кислота, аммиак, имеют более высокие вязкость и температуры кипения, в отличие от ароматических соединений – нитрофенола и салицилового альдегида:

а) у них есть межмолекулярная водородная связь;

б) у них нет межмолекулярной водородной связи;

в) у них есть внутримолекулярная водородная связь.

4. На основании типа межмолекулярного взаимодействия в кристаллических веществах NH₃, CO₂, CH₃COOH, J₂ предсказать их свойства Т_кип, Т_пл, прочность, твердость:

а) высокие;

б) низкие.