Что такое межмолекулярные силы?

В химии межмолекулярные силы описывают различные электростатические силы, присутствующие между атомами и молекулами. Эти силы включают ион-дипольные силы, водородные связи, диполь-дипольные силы и лондонские дисперсионные силы. Хотя эти силы, как правило, намного слабее, чем ионные или ковалентные связи, они все же могут оказывать большое влияние на физические характеристики жидкостей, твердых веществ или растворов.

Все межмолекулярные силы имеют электростатический характер. Это означает, что механика этих сил зависит от взаимодействия заряженных частиц, таких как ионы и электроны. Факторы, связанные с электростатическими силами, такие как электроотрицательность, дипольные моменты, ионные заряды и электронные пары, могут сильно влиять на типы межмолекулярных сил между любыми двумя данными химическими веществами.

Ион-дипольные силы присутствуют между ионами и частичными зарядами на концах полярных молекул. Полярные молекулы являются диполями и имеют положительный конец и отрицательный конец. Положительно заряженные ионы притягиваются к отрицательному концу диполя, а отрицательно заряженные ионы притягиваются к положительному концу диполя. Сила такого рода межмолекулярного притяжения увеличивается с увеличением заряда иона и увеличением дипольных моментов. Этот особый вид силы обычно встречается в ионных веществах, растворенных в полярных растворителях.

Для нейтральных молекул и атомов межмолекулярные силы, которые могут присутствовать, включают диполь-дипольные силы, водородные связи и лондонские дисперсионные силы. Эти силы составляют силы Ван-дер-Ваальса, которые названы в честь Иоганна Ван-дер-Ваальса. В целом они слабее ион-дипольных сил.

Диполь-дипольные силы возникают, когда положительный конец полярной молекулы приближается к отрицательному концу другой полярной молекулы. Сама сила зависит от близости молекул. Чем дальше находятся молекулы, тем слабее диполь-дипольные силы. Величина силы также может увеличиваться с увеличением полярности.

Лондонские дисперсионные силы могут возникать как между неполярными, так и полярными химическими видами. Они названы в честь своего первооткрывателя Фрица Лондона. Сама сила возникает из-за образования мгновенных диполей; это можно объяснить движением электронов в химических веществах.

Мгновенные диполи создаются, когда электроны вокруг одного химического вида притягиваются к ядру другого химического вида. В общем, лондонские дисперсионные силы больше для более крупных молекул, потому что у более крупных молекул больше электронов. Например, большие галогены и благородные газы имеют более высокую температуру кипения, чем мелкие галогены и благородные газы.

Водородные связи возникают между атомами водорода в полярной связи и неразделенными электронными парами на небольших электроотрицательных ионах или атомах. Этот тип межмолекулярной силы часто наблюдается между атомами водорода и фтора, кислорода или азота. Водородные связи могут быть найдены в воде и ответственны за высокую температуру кипения воды.

Межмолекулярные силы могут оказывать глубокое влияние на физические характеристики химического вещества. Как правило, высокие температуры кипения, температуры плавления и вязкость связаны с высокими межмолекулярными силами. Хотя они намного слабее, чем ковалентные и ионные связи, эти силы межмолекулярного притяжения все еще важны при описании поведения химических частиц.