Индукционные взаимодействияПериодическая система / Межмолекулярные взаимодействия / Индукционные взаимодействияСтраница 1
Отдельно от электростатических сил в рамках классических представлений можно рассматривать явление индукции. В случае точечного диполя и нейтральной молекулы, не обладающей постоянным электрическим моментом, электрическое поле Eext
диполя индуцирует небольшое перераспределение заряда в форме противоположно направленного дипольного момента:
Энергия индуцированного диполя задается взаимодействием индуцированного дипольного момента с приложенным полем за вычетом энергии, необходимой для создания диполя в поле. В индукционном взаимодействии участвует много тел, т.е. индуцированный дипольный момент зависит от всех постоянных, а также от всех индуцированных дипольных моментов.
Рассмотрим две молекулы с постоянными дипольными моментами и поляризуемостями. Электрическое поле от молекулы 1, влияющее на молекулу 2, приблизительно равно , а соответствующий индуцированный диполь молекулы 2 равен
Взаимодействие постоянного дипольного момента молекулы 1 с наведенным диполем молекулы 2 описывается соотношением:
Если сравнить уравнение с уравнением, описывающим взаимодействие постоянных диполей, получим
Поскольку поляризуемость имеет порядок молекулярного размера, можно заключить, что энергия индукционного взаимодействия может быть по величине одного порядка с C/dip - dip на расстояниях, сравнимых с молекулярным размером, тогда как постоянные дипольные моменты доминируют на больших расстояниях.
Типичные значения поляризуемостей приведены в табл. Бензол, имеющий систему делокализованных р-связей, обладает очень высокой поляризуемостью. Очевидно, что чем больше молекула, тем больше наведенные дипольные моменты, которые она может приобрести под влиянием небольших полярных молекул, например молекул воды. Дипольный момент молекулы в растворе не является строго определенной величиной. Если сделать приблизительную оценку для молекулы воды в водном растворе, то обнаружится, что дипольный момент увеличивается от 1.85 Д в газовой фазе до ~2.3 Д в растворе. Такое увеличение "эффективного" или полного дипольного момента оказывает огромное влияние на свойства жидкой воды. Приближенная оценка показывает, что индукционные взаимодействия в жидкой воде увеличивают температуру кипения на 100°!
Поляризуемость некоторых небольших молекул:
H2O |
1.5 |
Не |
0.20 |
CO2 |
2.9 |
Ar |
1.63 |
со |
2.0 |
Xe |
4.0 |
Глицин |
5.9 |
H2 |
0.81 |
C6H6 |
10.6 |
Cl2 |
4.6 |
C2H4 |
4.3 |
Смотрите также
Приложение 8
Тему “Углерод,
подгруппа углерода.” можно завершить зачетным уроком по составлению
обобщающей схемы, которая пригодится для сдачи экзамена по химии и приведет в
систему знания учащихся, дополняя в ...
Литий (Lithium), Li
Литий (лат. Lithium), Li, химический элемент 1 группы периодической системы Менделеева, атомный номер 3, атомная масса 6,941, относится к щелочным металлам. Природный Л. состоит из двух стабильных изо ...
Метилцеллюлоза и карбоксиметилцеллюлоза: свойства растворов и пленок
...