¿Qué es la fuerza intermolecular?
Fuerza intermolecularEditar este párrafo La fuerza intermolecular es esencialmente una atracción eléctrica. Por lo tanto, para investigar el origen de la fuerza intermolecular, debemos estudiar las propiedades eléctricas y las propiedades moleculares de las moléculas materiales. Las fuerzas intermoleculares se pueden dividir en los siguientes tres tipos de fuerzas.
(1) Fuerza de orientación
La fuerza de orientación se produce entre moléculas polares. Debido a que la distribución eléctrica de las moléculas polares es desigual, un extremo está cargado positivamente y el otro extremo está cargado negativamente, formando un dipolo. Por lo tanto, cuando dos moléculas polares están cerca una de la otra, las dos moléculas rotarán entre sí porque los polos iguales de sus dipolos se repelen y los polos opuestos se atraen. Esta rotación mutua de los dipolos hace que los polos opuestos de los dipolos se enfrenten entre sí, lo que se denomina "orientación". En este momento, debido a que los polos opuestos están más cerca entre sí y los polos similares están más separados, la fuerza de atracción es mayor que la fuerza de repulsión, y las dos moléculas están más cerca cuando se acercan a cierta distancia, la fuerza de repulsión y la. La fuerza de atracción alcanza un equilibrio relativo. Esta fuerza intermolecular debida a la orientación de las moléculas polares se llama fuerza de orientación.
El tamaño de la fuerza de orientación es proporcional al cuadrado del momento dipolar.
(2) Fuerza inductora
La fuerza inductora existe entre moléculas polares y moléculas no polares y entre moléculas polares y moléculas polares.
Entre moléculas polares y moléculas apolares, el campo eléctrico generado por el dipolo de las moléculas polares afecta a las moléculas apolares, provocando que la nube de electrones de las moléculas apolares se deforme (es decir, la nube de electrones atrae el polo positivo del dipolo de la molécula polar), lo que resulta en un desplazamiento relativo entre la nube de electrones de la molécula apolar y el núcleo atómico. Originalmente, los centros de gravedad de las cargas positivas y negativas. Las moléculas no polares coinciden y, después del desplazamiento relativo, ya no se superponen, lo que hace que las moléculas no polares produzcan dipolos. Este desplazamiento relativo del centro de gravedad de la carga se llama "deformación", y el dipolo producido por la deformación se llama dipolo inducido para distinguirlo del dipolo inherente original en las moléculas polares. El dipolo inducido y el dipolo inherente se atraen entre sí. Esta fuerza generada por el dipolo inducido se llama fuerza inducida.
De manera similar, además de la fuerza de orientación entre las moléculas polares, cada molécula también se deformará debido a la influencia mutua de las moléculas polares, lo que dará como resultado dipolos inducidos. Como resultado, aumenta el momento dipolar de la molécula, que tiene fuerzas tanto de orientación como de inducción. También se producen fuerzas inductivas entre cationes y aniones.
La magnitud de la fuerza inducida es proporcional al producto de la polarizabilidad de las moléculas no polares y el momento dipolar de las moléculas polares.
(3) Fuerza de dispersión
También existen interacciones entre moléculas no polares. A primera vista, las moléculas apolares no tienen dipolos y parecen no tener atracción entre ellas, pero en realidad este no es el caso. Por ejemplo, algunas sustancias compuestas por moléculas no polares, como el benceno, son líquidas a temperatura ambiente, mientras que el yodo y la naftaleno son sólidos y a bajas temperaturas, el N2, el O2, el H2 y los gases raros pueden condensarse en líquidos o incluso sólidos; . Todo esto muestra que también existe una atracción intermolecular entre moléculas no polares. Cuando las moléculas no polares están cerca unas de otras, debido al movimiento constante de los electrones de cada molécula y a la vibración constante del núcleo atómico, muchas veces ocurre un desplazamiento relativo instantáneo entre la nube de electrones y el núcleo atómico, es decir, la El centro de gravedad de las cargas positivas y negativas no coincide instantáneamente. Esto crea un dipolo instantáneo. Este dipolo instantáneo inducirá a las moléculas cercanas a producir dipolos instantáneos que se sienten atraídos por él. Aunque el dipolo instantáneo existe por un tiempo muy corto, la situación anterior se repite continuamente, de modo que siempre hay una fuerza gravitacional entre las moléculas. Esta fuerza se puede calcular a partir de la teoría de la mecánica cuántica, y su fórmula de cálculo es similar a la dispersión de la luz. Por lo tanto, esta fuerza se llama fuerza de dispersión.
Para resumir lo anterior, las fuentes de fuerzas intermoleculares son la fuerza de orientación, la fuerza de inducción y la fuerza de dispersión. En términos generales, existen fuerzas de orientación, fuerzas de inducción y fuerzas de dispersión entre moléculas polares y moléculas no polares; entre moléculas no polares y moléculas no polares existen fuerzas de inducción y fuerzas de dispersión; . Las proporciones de estos tres tipos de fuerzas dependen de la polaridad y la deformabilidad de las moléculas que interactúan. Cuanto mayor es la polaridad, más importante es la fuerza de orientación; cuanto mayor es la deformabilidad, más importante es la fuerza de dispersión relacionada con ambos factores; Pero para la mayoría de las moléculas, las fuerzas de dispersión son dominantes. El tamaño de la fuerza intermolecular puede reflejarse en la energía de interacción.
(4) Enlace de hidrógeno
El átomo de hidrógeno puede unirse simultáneamente con dos átomos con gran electronegatividad, radio atómico pequeño y pares de electrones no compartidos (como O, N, F, etc.) conjunto. En X-H...Y, X e Y son átomos con gran electronegatividad, radio atómico pequeño y pares de electrones no compartidos.
En X—H, X tiene una electronegatividad extremadamente fuerte, lo que hace que la densidad de la nube de electrones en el enlace X—H esté sesgada hacia lo Negativo; se combina con H mediante fuerza electrostática, que es la esencia del enlace de hidrógeno. Por lo tanto, la atracción electrostática que forma enlaces de hidrógeno generalmente también se llama fuerza de van der Waals. La diferencia es que tiene saturación y direccionalidad. Esta fuerza generalmente es inferior a 40 kJ/mol, que es mucho menor que la energía de enlace general.
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H H…：O H H
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