молекулярні сили
Сили взаємодії між молекулами, або, як їх ще називають, Ван-дер-Ваальсовскіе сили мають електричну природу. Це кулонівських сили взаємодії заряджених частинок, з яких складаються атоми і молекули. Вони проявляються на відстанях, порівнянних з розмірами самих молекул і дуже швидко зменшуються при збільшенні відстані. При цьому одночасно діють сили тяжіння (взаємодія різнойменних зарядів) і сили відштовхування (взаємодія однойменних зарядів). Оскільки реальні частки не є точковими, то величина цих сил залежить від відстані між ними по-різному.
Розрізняють три типи сил Ван-дер-Ваальса:
a) орієнтаційні - діють між полярними молекулами:
де р - електричний дипольний момент частинок, r - відстань між ними, k - постійна Больцмана, Т - термодинамічна температура.
б) індукційні - описують взаємодію молекул, поляризація
зарядів в яких виникає під впливом електричних полів сусідніх частинок:
Тут: Ринд = # 949; 0 # 945; Е - набутий електричний дипольний момент частинок; # 945; - поляризованість молекул.
в) дисперсійні - визначають взаємодію молекул, несиметричне розподіл зарядів в яких виникає випадково, в процесі руху електронів по орбітах, що і призводить до утворення миттєвих диполів:
У загальному випадку всі три типи сил можуть діяти одночасно:
Розглянемо залежність сил міжмолекулярної взаємодії від відстані. Сили тяжіння Fпр вважаються негативними, а сили відштовхування Fот - позитивними. Сума цих сил дає результуючу - fрез = f (r). На деякій відстані r0 між молекулами | Fпр | = | Fот | і результуюча сила F = F пр + Fот = 0. Якщо r
Система взаємодіючих молекул характеризується деяким запасом потенційної енергії, яка складним чином залежить від r, Еп = f (r):
Найменша потенційна енергія взаємодії називається енергією зв'язку молекул. Вона дорівнює роботі, яку необхідно зробити проти сил тяжіння, щоб роз'єднати молекули, що знаходяться в рівновазі.
Співвідношення мінімальної потенційної енергії (Еп min) і величини подвоєною середньої енергії теплового руху припадає на одну ступінь свободи є критерієм агрегатного стану речовини. якщо:
а) Еп min < б) Еп min »kT - рідина; в) Еп min >> kT - тверде тіло. Таким чином, будь-яка речовина в залежності від температури може знаходитися в газоподібному, рідкому або твердому агрегатному стані.