Въздействие между молекули

Както при атомите съществуват сили на взаимодействие, които водят до образуване на молекули, така и между молекулите съществуват сили на взаимодействие, които определят преминаването на едно агрегатно състояние в друго - асоциацията, солватацията на молекулите, адгезията, кохезията и прочие. Да се отъждествят тези сили с взаимодействието между маси по закона на Нютон е невъзможно, тъй като масите на молекулите са много малки.

 

Възможни взаимодействия между молекулите са между ясно очертани електрични заряди, между полярни и неполярни молекули.

Относително най-просто взаимодействие е това между електрични заредени частички. Това са кулоновите сили. Те са двупосочни - на привличане между противоположни заряди и на отблъскване между едноименни заряди. Това взаимодействие е доста голямо.

  1. Взаимодействие между полярни и неполярни молекули. Ако се постави неполярна молекула, при която двата заряда (+и -) са в една точка на пространството, в електрично поле под влияние на последното ще се извърши процес на известно отместване, преразпределение на положителните и отрицателните заряди натехния общ "център на тежестта". Положително заредените ядра ще се изместят в посока на отрицателния електрод, а отрицателният заряд ще се измести в посока на отрицателния електрод - това са впрочем електроните. Очевидно от неполярната молекула ще се получи един дипол и ще протече известна деформация на неполярната молекула. Понеже е получен под влияние на електричното поле, той се означава като индуциран дипол. Ако се отстрани електричното поле, последният отпада и молекулата се превръща отново в неполярна. Като се има предвид изложеното, ясна е картината на взаимодействие между неполярни и полярни молекули. Последните като "носители" на електрични полета предизвикват в неполярните молекули индуцирани диполи, които взаимодействат електростатично с постоянните диполи на полярните молекули. Силите на взаимодействие са главно индукционни.
  2. Взаимодействие между полярни молекули. Ако се включи полярна молекула, която отнапред представлява дипол, в електрично поле първо ще протече процес на ориентация на молекулата в полето - разноименните заряди на полето на полярната молекула ще се подредят на възможно най-близко разстояние. Наред с ориентацията ще протече и процес на деформация, изразяван в увеличение на първоначалния диполен момент на полярната молекула. По този начин поляризацията на полярната молекула ще се изгради от две слагаеми - ориентацията и деформацията. Като се има предвид казаното, става ясна картината на взаимодействие между полярните молекули. Между тях протича процес на ориентация, обусловен от електростатично привличане и освен това взаимна деформация, въз основа на която върху съществуващите диполи се наслагат индуцирани диполи. Последните са източник на така наречените индукционни сили, които имат свой дял в привличането на полярните молекули.
  3. Взаимодействие между неполярни молекули. От дотук изложеното за неполярните молекули следва да се приеме, че техният диполен момент е равен на нула и следователно те не биха си взаимодействали Но фактът, че и благородните газове с най-типични неполярни молекули се втечняват, говори, че и между неполярните молекули съществуват сили на взаимодействие. Природата им можа да се установи, когато се проучиха по-основно вътрешноатомните сложни движения (Лондон, 1930). Установи се по безспорен начин, че и атомното ядро в центъра на атома не е "замръзнало" - то осцилира. Въз основа на тези изучавания се подчерта, че неполярната молекула представлява сложна тридимензиална подвижна система от непрекъснато движещи се електрични заряди, които водят до отклонения от "средната електрична плътност" в една или друга посока на пространството - диполи с малък диполен момент, които мигновено се явяват и мигновено изчезват. Очевидно тази флуктуация във вътрешноатомните движения води до "асиметричност" в разположеннието на електричните заряди в неполярната молекула - до слабоизразено електростатично взаимодействие между неполярните молекули. Породените в случая сили е означават като дисперсионни сили. Те са универсални и съществуват между всички молекули в много малък процент.

Силите на взаимодействие между полярни и неполярни молекули се обединяват в общото название Вандерваалсови сили (на името на холандския учен Ван дер Ваалс). Те имат следните по-характерни черти:

  • Общо взето са слаби сили, въпреки че иимат подобно на химичните сили "електричен" произход и действат на относително по-голямо разстояние отколкото химичните сили.
  • Предимно са сили на привличане, но при много малки разстояния се проявяват и сили на отблъскване.
  • С увеличение на молекулната маса общо взето те се увеличават.