Молекула аралық өзара әсер

Молекула аралық өзара әсер – электрлік қасиеті жағынан бейтарап молекулалар немесе атомдар арасындағы өзара әсер. Молекула аралық өзара әсер молекула аралық қашықтыққа (r) тәуелді және өзара әсердің потенциалдық энергиясы U(r) арқылы өрнектеледі. Заттардың көптеген қасиеттері мен агрегаттық күйі осы U(r)-дің шамасы арқылы анықталады. Молекула аралық өзара әсер ұғымын (1873) голланд ғалымы Я. Д. Ван-дер-Ваальс нақты газдар мен сұйықтықтардың қасиетін түсіндіруге қолданды. Оның болжамы бойынша бір-біріне жақын орналасқан молекулалар арасында тебіліс күштері әсер етеді де, ал молекула аралық қашықтық (r) артқанда бұл күштер тартылыс күштерімен алмасады. Осы болжамдарды пайдалана отырып ол нақты газдардың күй теңдеуін (Ван-дер-Ваальс теңдеуін) қорытып шығарды. Молекула аралық өзара әсердің табиғаты электрлік және ол тартылыс күштері (ориентац., индукц., дисперс.) мен тебіліс күштерінен тұрады. Ориентациялық күштер полюсті молекулалар (дипольдік және квадрупольдік эл. моменттері бар) арасында әсер етеді. Ориентац. Молекула аралық өзара әсердің потенциалдық энергиясы Uор(r)  p1p2r–6, мұндағы p1, p2 өзара әсерлесетін молекулалардың дипольдік моменттері. Осыған сәйкесті өзара әсерлесу күші Fор=–Uор/rr–7. Индукциялық (поляризациялық) күштер полюсті және полюссіз молекулалардың және сонымен қатар полюсті молекулалардың да арасында әсер етеді. Индукц. Молекула аралық өзара әсердің потенциалдық энергиясы Uинд(r)p12r–6-ге шамалас (мұндағы – 2 полюссіз екінші молекуланың поляризациялану коэфф.). Молекулалар арасындағы индукц. күштер r 7-не кері пропорционал ұиндr–7. Дисперсиялық Молекула аралық өзара әсер полюссіз молекулалар арасында байқалады. Бұл әсердің потенциалдық энергиясы Uдисп(r)12r–6 түрінде өрнектеледі, ал ұдисп r–7 (1,2 өзара әсерлесетін молекулалардың поляризациялану коэффициенттері). Молекула аралық өзара әсердің үш түрі де ара қашықтық артқан сайын кемиді: U=UорUиндUдисп r–6. Молекулалар арасындағы тебіліс күштері олардың өзара ара қашықтығы өте аз болғанда, яғни молекула құрамына енетін атомдардың электрондық қабықшалары бір-бірімен жанасып тұратындай қашықтықта орналасқанда ғана әсер етеді. Бұл кезде Паули принципіне сәйкес электрондық қабықшалар бір-біріне өте алмайды. Тәжірибе нәтижесінде алынған қорытынды бойынша: Uтеб(r)r–12, яғни Fтебr–13. Көбінесе Молекула аралық өзара әсерді сипаттау үшін Ленард-Джонс формуласы: U(r)=–ar–6br–12 және Букингем формуласы: U(r)=–ar–6bexp(–cr) пайдаланылады (мұндағы a, b, c тәжірибелер арқылы анықталатын параметрлер).

Дереккөздер

1. Кертисс Дж.Ч., Берд Р., Молекулярная теория газов и жидкостей, пер с англ., М., 1961; Межатомные силы – от Максвелла до Шредингера, “УФН”, т. 81, 1963; Радченко И. В., Молекулярная физика, М., 1965.