Водородные связи. Силы Ван-дер-Ваальса

МИНОБРНАУКИ_РОССИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ_ГОСУДАРСТВЕННОЕ_БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ_УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО_ОБРАЗОВАНИЯ

«ВОРОНЕЖСКИЙ_ГОСУДАРСТВЕННЫЙ_УНИВЕРСИТЕТ»

Фармацевтический факультет

33.05.01 Фармация

С2.В.ДВ.1.2 Молекулярно-клеточные механизмы связывания лекарственных веществ

Водородные связи. Силы Ван-дер-Ваальса

Реферативная работа

ОГЛАВЛЕНИЕ

1. Межмолекулярные взаимодействия. Силы притяжения

Что представляет собой явление межмолекулярного взаимодействия? Этот процесс представляет собой взаимное влияние друг на друга соседних молекул или атомов. Эти частицы изначально являются нейтральными, то есть электрически незаряженны.

В 1873 году голландским ученым Ван-дер-Ваальсом было высказано предположение о существование данного взаимодействия.

Работая над изучением свойств различных веществ, Ван-дер-Ваальс сделал вывод, что благодаря неким существующим силам, возникает межмолекулярное притяжение. Существование таких сил было подтверждено спустя некоторое время, и их стали называть Ван-дер-Ваальсовыми силами.

Силы данного взаимодействия делятся на два типа:

• силы притяжения;
• силы отталкивания.

Силы притяжения

Силы притяжения являются самыми значимыми для взаимодействия между частицами вещества. По своей природе они являются электростатическими. Эти силы также подразделяют на две разновидности:

• Ван-дер-Ваальсовы силы: действие которых распространяется сразу на всю молекулу;
• водородные связи: их сфера влияния ограничивается отдельными участками.

2. Ван-дер-ваальсовы силы

Очень слабые силы притяжения между нейтральными атомами или молекулами, проявляющиеся на расстояниях, на много превосходящих размеры частиц, называют межмолекулярным притяжением или силами Ван-дер-Ваальса. Они действуют в газообразных и жидких веществах, а также между молекулами в молекулярных кристаллах, Ван-дер-ваальсово притяжение имеет электрическую природу и рассматривается как результат действия трех эффектов: ориентационный, индукционный, дисперсионный и воспроизводится по формуле:

E=Eор.+Еинд.+Eдисп.,                                        (1)

где E — энергия притяжения;

Eор. — энергия ориентационного взаимодействия;

Eинд. — энергия индуктивного взаимодействия;

Eдисп. — энергия дисперсионного взаимодействия.

Ориентационный эффект проявляется  исключительно в полярных веществах, молекулы которых представляют собой диполи. При этом молекулы вещества поворачиваются относительно друг друга разноименными полюсами и в результате такого диполь-дипольного взаимодействия определенным образом ориентируются в пространстве.

Величина ориентационного эффекта тем больше, чем выше электрический момент диполя молекул и чем меньше расстояние между ними. С увеличением температуры данный эффект ослабевает. Это связанно с тем, что высокая температура способствует хаотическому движению частиц, нарушая изначальную ориентацию.

Индукционный эффект связывается с процессами поляризации молекул диполями окружающей среды. При этом у неполярной молекулы центры тяжести разноименных  зарядов перестают совпадать. Появляется наведенный, или индуцированный, диполь. Такое явление может наблюдаться и для полярных частиц. Тогда индукционный эффект накладывается на диполь-дипольное взаимодействие, в результате чего увеличивается взаимопритяжение. Данный эффект усиливается с повышением электрического момента диполя и поляризуемости, однако обратное явление мы наблюдаем при увеличении расстояния. В то же время Eинд. не зависмо от температуры, так как наведение диполей происходит при абсолютно любом пространственном расположении молекул. Более или менее ощутимое влияние индукционного взаимодействия наблюдается для частиц, обладающих сравнительно высокой поляризуемостью.