Взаимное притяжение и отталкивание молекул

Взаимное притяжение и отталкивание молекул обуславливает существование тел. Без них мир выглядел бы как облако мельчайших частиц, не способных вступить в связь и создать большие структуры.

Общее описание

Рассмотрим несколько физических опытов, некоторые из которых можно наблюдать в повседневной жизни. Сухая одежда, если она не наэлектризована, к телу не прилипает. Но если ее намочить, моя руки под краном или потея на тренировке? Ровно тоже происходит с мокрыми листами бумаги – они слипаются. Теперь положим один кусок железа на другой и поставим их в печь, нагретую до 200-300-х градусов. Они склеятся. Или попробуем прижать друг к другу куски разбитой посуды или стекла – они рассыплются. Наконец, сдавим любое тело, для наглядности кистевой эспандер, и отпустим – он распрямится.

Для того, чтобы сделать качественные выводы из этих опытов, достаточно иметь начальное представление о строении вещества, которое дается школьникам в 7 классе. Всё вокруг состоит из молекул и атомов. В газообразных и жидких телах они двигаются свободно, в твердых – связаны в жесткую структуру. Теперь представим, что происходит, если между телами появляется вода: неровности на микроуровне заполняются молекулами воды. Образуется непрерывный слой веществ. При нагревании твердых тел атомы и молекулы, связанные в структуру, начинают колебаться сильнее, из-за чего могут покинуть свои «гнезда» и сблизится с атомами и молекулами других тел. Чем выше температура, тем вероятнее, что это событие произойдет.

Колебание молекул кристаллических тел

Рис. 1. Колебание молекул кристаллических тел.

Выходит, когда молекулы сближаются на определенное расстояние, между ними возникает притяжение. И оно тем сильнее, чем ближе они к другу. Но из опыта с кистевым эспандером можно также заключить, что есть некое предельное расстояние, после которого молекулы уже отталкиваются друг от друга.

Со временем ученым удалось дать количественные характеристики этих явлений. Так, если расстояние между молекулами соразмерно диаметру самих молекул, силы притяжения достаточно значительны, чтобы тела соединялись. При большем сближении возникает отталкивание.

Рис. 2. Зависимость сил притяжения и отталкивания от расстояния между молекулами.

Природа сил отталкивания и притяжения

Поскольку атому состоят из ядер и электронов, силы притяжения и отталкивания носят электростатический характер. Когда расстояние между атомами молекул достаточно велико (электронные облака не перекрываются), имеют место три эффекта:

  • Дисперсионный (т.к. электроны обращаются вокруг ядер, возможно возникновение кратковременных диполей – структур, в которых есть положительно и отрицательно заряженные стороны. В случае, когда диполи обращены друг к другу разноименными зарядами, возникает сила притяжения. Она цементирует дипольную структуру).
  • Ориентационный (некоторые молекулы полярны, то есть состоят из разноименно заряженных ионов. Например, молекула хлорной кислоты состоит из положительного иона водорода и отрицательного хлора. Такие молекулы ориентируются относительно друг к другу разноименно заряженными частями, из-за чего возникает диполь-дипольное взаимодействие).
  • Индукционный (неполярная молекула, находясь в поле полярной, также поляризуется – ее электроны сосредотачиваются на одной стороне, а ядро – на другой. Дальнейший механизм аналогичен).

При большем сближении атомов молекул их электронные облака перекрываются, возникают силы отталкивания как между ядрами атомов, так и между их электронами по принципу взаимодействия одноименных зарядов.

Диполь-дипольное взаимодействие

Рис. 3. Диполь-дипольное взаимодействие.

Что мы узнали?

В ходе урока были рассмотрены опыты, служащие примерами взаимного притяжения и отталкивания молекул. Дано качественное описание этих явлений на основе молекулярной теории, а также рассмотрена природа сил притяжения и отталкивания молекул.

Тест по теме

Оценка доклада

Средняя оценка: 4.6. Всего получено оценок: 160.

Предметы