Межмолекулярные силы

Межмолекулярные силы, существующие между молекулами, возникают в результате электростатических взаимодействий между зарядами, частичными зарядами и временными зарядами. Все молекулы создают временные заряды. Из-за различного распределения электронов более высокая концентрация электронов в одной области электронного облака приводит к образованию мгновенного диполя или временного диполя.

Впоследствии это вызывает образование еще одного мгновенного диполя в соседней молекуле. Эффект дипольного домино порождает слабые силы межмолекулярного притяжения, называемые силами дисперсии, которые существуют между всеми молекулами, полярными или неполярными. Некоторые ковалентные соединения, такие как вода, демонстрируют богатые электронами и бедные электронами области, вызванные различиями в электроотрицательности атомов.

Неравномерное распределение общих электронов и молекулярная форма соединения создают постоянные частичные заряды, что приводит к образованию постоянного диполя в нейтральном соединении, делающего его полярным. Молекулы с постоянными диполями также называемые полярными соединениями выравниваются за счет диполь-дипольных сил, когда положительный конец одной молекулы электростатически взаимодействует с отрицательным концом соседней молекулы. Если полярное соединение содержит атом водорода, ковалентно связанный с небольшим, сильно электроотрицательным атомом, таким как фтор, кислород или азот, атомы имеют тенденцию образовывать большие частичные заряды.

Следовательно, атом водорода в связях F-H, O-H или N-H активно взаимодействует с соседним электроотрицательным атомом посредством особого типа диполь-дипольной силы, называемой водородной связью. Примечательно, что водородные связи сильнее диполь-дипольных сил, а соединения, способные образовывать водородные связи, имеют более высокие температуры плавления и кипения. Три межмолекулярные силы дисперсия, диполь-дипольные и водородные связи по сравнению с внутримолекулярными силами относительно слабы и имеют разную силу.

Все вместе они классифицируются как силы Ван-дер-Ваальса. В то время как дисперсионные силы присутствуют между всеми молекулами, полярными или неполярными, диполь-дипольные силы и водородные связи существуют только вокруг полярных молекул. Исключительно в растворах существует ионно-дипольная сила, которая является самой сильной межмолекулярной силой.

Когда ионное соединение, такое как хлорид натрия, растворяется в полярном растворителе, таком как вода, диссоциированные ионы взаимодействуют с диполями растворителя посредством сильных ионно-дипольных сил. Здесь катионы связываются с отрицательными концами молекул воды, а анионы взаимодействуют с положительными концами.