Составители:
Рубрика:
Наиболее надежные значения для параметров е и SQ потенциала
Ленварда-Джонса определяются из результатов измерений вязкости
разреженных газов, для которых статистическая механика при учете
парных столкновении дает строгие выражения. Обычно параметр SQ
выражают в ангстремах, а вместо величины е используют е* = e/Jb ,
где k - постоянная Больцмана. Тогда глубина потенциальной ямы из-
меряется в градусах Кельвина. Ниже приводятся параметры межмо-
пекулярвого потенциала для некоторых веществ:
So
,
(Л)
Э/к, (К)
гелии
2.576 10.22
водород
£968 33.3
азот
3.681
91.5
кислород
3.433
113
углекислота
3.897
213
бензол
5.27В
440
В заключение отметим, что потенциальная: кривая межмолекуляр-
ного взаимодействуя очень напоминает потенциальную кривую, опи-
сывающую химическое взаимодействие атомов в молекуле. Однако ко-
личественное различие между ними достаточно велико: глубина ми-
нимума на кривой ван-дер-ваазьсова взаимодействия очень мала (она
измеряется десятыми или даже сотыми электрон-Вольта), в то время
как глубина потенциальной ямы на кривой химического взаимодей-
ствия порядка нескольких электрон-Водьт.
Другое существенное отличие между обоими видами взаимодей-
ствий состоит в том
т
что межмолекулярные силы притяжения в от-
личие от химических сил не обладают свойством насыщаемости. Ван-
дер-ваальсово взаимодействие существует между всеми молекулами,
находящимися в сфере молекулярного действия. Поэтому силы моле-
кулярного притяжения не приводят к образованию "сверхмолекул", а
только содействуют общему стремлению всех молекул сблизиться друг
с другом. Это стремление осуществляется при переходе вещества в
конденсированное состояние - жидкое или твердое.
ПРИРОДА МЕЖМОЛЕКУЛЯРНОГО ПРИТЯЖЕНИЯ
Межмолекулярное взаимодействие в основном проявляется в виде
сил притяжения (так называемых сил Ван-дер-Ваальса). Силы оттал-
кивания между молекулами действуют только на очень малых рас-
стояниях, когда приходят в соприкосновение заполненные электрон-
ные оболочки атомов, входящих в состав сближающихся молекул (то
есть начинается перекрытие их волновых функций). Понять природу
межмолекулярных сил отталкивания можно, только опираясь на пред-
ставления квантовой механики.
2
Ввиду исключительной сложности
этой задачи, обычно используют довольно грубые аппроксимации мо-
лекулярного потенциала
}
описывающего силы отталкивания. При этом,
в первую очередь, учитывают короткодействие этих сил. Наиболее
распространенным является упомянутый выше потенциал Леннарда-
Джонса: U(r) — ai/r
12
- a%/r*, где первый член представляет собой
3
При вынужденном сближении двух электронных облаков и их про-
никновении друг в друга необходимо учитывать так называемые кван-
товые эффекты обмена. В соответствии с принципом Паули валентно
не связанные атомы на малых расстояниях будут испытывать обмен-
ное и кулоновское отталкивание. Полное квантовомеханическое рас-
смотрение этой проблемы очень сложно, т.к. требует учета тонких
особенностей волновых функций и их перекрывания.
