ルワールス力デア・ヴァンは、電気分子間力である中、魅力的または反発することができ、自然。分子または原子の表面間に相互作用があり、本質的に、分子の内部で形成されるイオン結合、共有結合、および金属結合とは異なります。
これらの力は弱いですが、ガス分子を引き付けることができます。また、液化および固化したガスや、すべての有機液体および固体のガスも含まれます。ヨハネスファンデルワールス(1873年)は、実際のガスの挙動を説明する理論を開発した人物です。
実在気体のいわゆるファンデルワールス方程式-(P + an 2 / V 2)(V-nb))= nRT-2つの定数が導入されています:定数b(つまり、分子の分子が占める体積ガス)と "a"は、経験的定数です。
定数「a」は、ガス分子間の引力が正確に表される、低温での理想的なガスの予想される動作からの偏差を修正します。周期表で原子が分極する能力は、グループの上部から下部に、および期間にわたって右から左に増加します。
原子番号、つまり電子の数が増えると、外殻にあるものが動きやすくなり、極性要素が形成されます。
分子間電気的相互作用
永久双極子間の相互作用
永久双極子である電気的に中性の分子があります。これは、分子の末端に向かって正電荷と負電荷の空間的分離を生じさせ、双極子を構成する(まるで磁石であるかのように)電子分布の乱れによるものです。
水は、分子の一方の端にある2つの水素原子と、もう一方の端にある酸素原子で構成されています。酸素は水素よりも電子に対する親和性が高く、電子を引き付けます。
これにより、電子が酸素に向かって移動し、これが負に帯電し、水素が正に帯電します。
水分子の負電荷は、別の水分子の正電荷と静電的に相互作用して、電気的引力を引き起こす可能性があります。したがって、このタイプの静電相互作用はキーソム力と呼ばれます。
永久双極子と誘導双極子間の相互作用
永久双極子は、いわゆる双極子モーメント(µ)を示します。双極子モーメントの大きさは、数式で与えられます。
µ = qx
q =電荷。
x =極間の空間距離。
双極子モーメントは、慣例により、負極から正極に向けられて表されるベクトルです。µの大きさはデバイで表現するのが痛い(3.34×10 -30 Cm
永久双極子は中性分子と相互作用して、その電子分布を変化させ、この分子に誘導双極子を生じさせる可能性があります。
永久双極子と誘導双極子は電気的に相互作用して、電気力を発生させることができます。このタイプの相互作用は誘導と呼ばれ、それに作用する力はデバイ力と呼ばれます。
ロンドン軍または分散
これらの引力の性質は、量子力学によって説明されます。ロンドンは、瞬時に、電気的に中性の分子では、電子の負電荷の中心と核の正電荷の中心が一致しない可能性があると仮定しました。
したがって、電子密度の変動により、分子は一時的な双極子として振る舞うことができます。
これ自体は引力の説明ではありませんが、一時的な双極子が隣接する分子の分極を適切に誘導し、結果として引力を発生させる可能性があります。電子的変動によって生成される引力は、ロンドン力または分散と呼ばれます。
ファンデルワールス力は異方性を示します。そのため、分子の配向に影響されます。ただし、分散型の相互作用は常に主に魅力的です。
分子や原子のサイズが大きくなると、ロンドンの力は強くなります。
ハロゲンでは、低原子番号のF 2およびCl 2分子はガスです。最高の原子番号を持つBr 2は液体であり、最高の原子番号を持つハロゲンであるI 2は室温で固体です。
原子番号が増加すると、存在する電子の数が増加し、原子の分極が促進されるため、原子間の相互作用が促進されます。これはハロゲンの物理的状態を決定します。
ファンデルワールスラジオ
分子間および原子間の相互作用は、それらの中心間の臨界距離(r vと呼ばれる)に応じて、魅力的または反発的である可能性があります。
分子間または原子間の距離がr vよりも大きい場合、1つの分子の核と他の分子の電子の間の引力が、核と2つの分子の電子の間の反発力よりも優勢になります。
説明されているケースでは、相互作用は魅力的ですが、分子が中心間の距離がrv未満で近づくとどうなりますか?次に、反発力が魅力的なものより優勢になり、原子間の接近に対抗します。
r vの値は、いわゆるファンデルワールス半径(R)によって与えられます。球形で同一の分子の場合、r vは2Rに等しい。半径R 1およびR 2の2つの異なる分子の場合:r vはR 1 + R 2に等しい。ファンデルワールス半径の値を表1に示します。
表1に示す値は、水素のファンデルワールス半径が0.12 nm(10 -9 m)であることを示しています。したがって、この原子のr vの値は0.24 nmです。0.24 nm未満のr vの値では、水素原子間に反発力があります。
表1.一部の原子および原子群のファンデルワールス半径。
原子間および分子間の電気的相互作用の力とエネルギー
距離rだけ真空中で隔てられた電荷ペアq 1とq 2の間の力は、クーロンの法則によって与えられます。
F = k。q 1 .q 2 / r 2
この式では、kは定数であり、その値は使用する単位に依存します。力の値(クーロンの法則の適用によって与えられる)が負の場合、それは引力を示します。逆に、力に与えられた値が正の場合、反発力を示します。
分子は通常、加えられる電気力をシールドする水性媒体中にあるため、誘電率(ε)という用語を導入する必要があります。したがって、この定数は、クーロンの法則の適用によって電気力に与えられた値を修正します。
F = KQ 1 .Q 2 /ε.r 2
同様に、電気的相互作用のエネルギー(U)は次の式で与えられます。
U = k。q 1 .q 2 /ε.r
参考文献
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