Молекулааралық өзара әрекеттесу күштері мен потенциялдары
Нақты газдардың сүйыққа айнадуы үлкен қашықта молекулалар арасында тартылыс күштері болатыны туралы болжау жасатады. Сүйықтардың сыгылуға қатты қарсылығы, қашықтық бойынша күрт озгеретін, жақыннан осер ететін тебу күштері болатынын білдіреді. Ёкі сфералық молекула арасындағы өзара орекеттесу Ғ куші молекулааралық қашықтықтыц г функциясы болады. Молекулааралық эрекеттесуді зерттегенде ср(г) озара әрекеттесуінің потенцисиідық энергиясыи немесе потенциалы» қолдану қолайлы. Осы екі Ғ(г) және (р{г) функциялары өзара қарапайым қатынаста болады:
F(r) = - dȹ/dr ȹ(r) = ʃ F(r)dr (5.6)
Молекулааралық күштердіц табиғаты экспериментгік және теориялык зертгеулер нәтижесінде ашылады. Озара әрекеттесу потенциальшың функционалдық түрі теория бойынша үсынылады, ал эксперименттік нәтижелер осы молекулаарлық әркеттесу потенциалының параметрлерін анықтауға қолданады. Мысалы. сиретілген і-аздардың тұтқырлығы молекулааралық (р{г) потенциалы арқылы есептеледі. Онда, тұткырлық коэффициентінің температураға эксперименттік тәуелділігін потенциалдың параметрлерін анықтау үшін қолдануға болады. Молекулааралық күштерді екі топқа бөледі: алыстан әсерлесу күші және қысқа әсер күші. Мұндай топтау молекулааралық күштерді есептеу әдістерімен байланысты. Атом немесе молекуланы зарядтары теріс таңбалы электронды бұлтпен қоршалған нүктелік ядролардың стационарлық жүйесі деп қарастырады. Зарядтардың үлестірілуі кванттық механика зандарына бағынады, Егер зарядтардың үлестірілуі белгілі болса, онда молекулааралық күштер классикалық электростатика негізінде есептеледі. Егер электронды бұлттары қиылыспайтын қашықта екі молекула орналасса, онда олардын арасында алыстан әсерлесу күштері немесе өзара тартылыс күштері байқалады. Тартылыс күштері молекулааралык кашықтыктың әр түрлі дәрежесіне кері пропорционал өзгереді және теріс таңбалы:
F(r) = - A/ra (5.7)
мүндагы А — түрақты шама. г - сфералық молекулалар центрлері арасындагы қашықтық. Молекулалар жақындасқанда, олардың электрондык бүлггары жаца. сып, бір-бірін бүркеуі мүмкін, осы кезде өзара қысқа эсер күіитері немесе озара тебу күштері байқалады. Бүл тебу күштерін валенттік күшпгер немесе химияльщ күиітер деп те атайды. Екі молеқуланың өзара әрекеттесуінің потенциалдық энергиясыпыд өзгеруі 5.5-суретте көрсетілген. Мүнда абсцисс осі бойынша молекулалар центрдері арасындағы г қашықтық, ал ординат осімен (р{г) өзара әрекеттесуінің потенциалдық энергиясы келтірілген. 5.5-суретге кескінделгец (р{г) қисығы г қашықтыққа байланысты тез кемиді жоне г - гт нүктесінде минимум болады. Потенциалдық шүңқырдың терендігі Е орныктьі тепе-тевдік күйіне сойкес, молекулалардың байланыс энергиясын анықтайды. г = а қозғалмайтын молекулалар центрлері арасындағы мүмкің болатын ең кіші қашықтық. Молекулалар бір-бірімен бетгеседі, молекулааралық күштер нолге тең болады. (г, онда молекулалар арасьгада тартылыс күштері эсер етеді. Бүл күштер әлсіз, қашықтыққа байланысты тез кемиді. Егср г < а кіші болса, онда молекулалар арасында тебу күштері эсер етеді. 5.5-сурепегі кескінделген (р{г) қисығьшьщ сол жағы г кашықтыққа байланысты күрт өседі, демек туындьшьщ мондері г < а қашықтарда өте үлкен болады. Бүл екі соқтыққан молекула арасында орасан зор тебу күштері пайда болаты5.5-сурет Нын көрсетеді. Қапы сфералык моле кулалар үшін г < а кезінде
|
