Взаємодія молекул ідеального газу

Молекули взаємно притягуються – в цьому неможливо сумніватися.

Якби на якусь мить молекули перестали притягатися, то всі рідкі та тверді тіла розпалися б і весь світ перетворився в газ. Молекули відштовхуються, і це безсумнівно, бо інакше рідина стискалася б так само легко, як і газ. Між молекулами діють сили, багато в чому схожі на міжатомні сили, про які ми говорили вище. На великих відстанях молекули притягуються слабо, при зближенні сила їх взаємодії спочатку зростає, потім падає до нуля; при подальшому зближенні молекули відштовхуються. Крива потенційної енергії, яку ми тільки що малювали для атомів, правильно передає і основні риси взаємодії молекул. Однак між цими взаємодіями є і суттєві відмінності.

Порівняємо між собою, наприклад, рівноважний відстань між атомами кисню, що утворюють молекулу, і атомами кисню двох сусідніх молекул, прітянувшіхся до рівноважного відстані. Різниця буде дуже помітним: атоми кисню, що утворюють молекулу, встановлюються на відстані 1,21 атоми кисню різних молекул підійдуть один до одного на 2,8. Рівноважні відстані атомів, пов’язаних в молекулу, завжди менше рівноважних відстаней між тими ж атомами, що належать різним молекулам. Мовою потенційної кривої це означає: яма для атомів, пов’язаних в молекулу, розташована ближче до початку координат, ніж яма для атомів сусідніх молекул.

Отже, повторюємо, атоми двох сусідніх молекул встановлюються на більш далекій відстані один від одного, ніж атоми, складові молекулу. Звідси випливає припущення, що молекули легше відірвати один від одного, ніж атоми. Так воно і є насправді. Якщо енергія, необхідна для розриву зв’язку між атомами кисню, що утворюють молекулу, дорівнює, як говорилося вище, 116 тис. Калорій на моль, то енергія на «розтягування» двох молекул кисню дорівнює всього 2 тис. Калорій на моль. Значить, на кривій потенційної енергії молекул яма буде не тільки лежати далі, але й буде менш глибокою.

Але цим не вичерпується відмінність між взаємодіями атомів, що утворюють молекулу, і взаємодіями молекул. Хіміки показали, що атоми зчіплюються в молекулу з обмеженим числом сусідів. Якщо два атоми водню утворили молекулу, то третій атом вже не приєднається до них для цієї мети. Атом вуглецю не може утворити молекулу більш ніж з чотирма сусідами, і т. Д. Це важливе для хімії властивість носить назву валентності атомів.

Нічого подібного ми не знаходимо в межмолекулярном взаємодії. Притягнувши до себе одного сусіда, молекула ні в якій мірі не втрачає своєї «притягальної сили». Підхід сусідів буде відбуватися доти, поки вистачить місця.

Взаємодія між молекулами може грати більшу або меншу роль в «життя» молекул речовини. У свою чергу роль взаємодії молекул речовини залежить від теплового руху. Чим тепловий рух інтенсивніше, тим менше виявляється молекулярне взаємодія.

Три стану речовини-газоподібне, рідке і тверде – різняться тією роллю, яку відіграє в їхньому існуванні взаємодія молекул.

Посилання на основну публікацію