Polarizația

3.6. Polarizatia mutuala a moleculelor. Legaturi intermoleculare

Polarizatia mutuala a ionilor face imposibila realizarea unor legaturi ionice pure si explica o serie de proprietati ale retelelor ionice.

Polarizatia mutuala a moleculelor datorata polaritatii si polarizabilitatii acestora este cauza aparitiei unor legaturi intermoleculare si deci a coeziunii si stabilitatii compusilor moleculari ca si a unor proprietati fizice ale acestora: puncte de topire, de fierbere, calduri latente de topire si de vaporizare la punctul de fierbere, calduri specifice, etc. Aceste interactii care apar între molecule sunt cunoscute sub numele de forte Van der Waals si legaturi de hidrogen.

Trebuie remarcat ca astfel de interactii între molecule sau intramoleculare si ioni sunt raspunzatoare nu numai de stabilitatea moleculara, dar stau si la baza altor fenomene, cum ar fi dizolvarea, disocierea electrolitica, ionizarea în solutie, solvatarea ionilor, etc.

3.6.1. Forte VAN DER WAALS

Moleculele diatomice în stare gazoasa ca si moleculele mono sau poliatomice saturate din punct de vedere al covalentei din retelele moleculare se leaga prin forte slabe (13 - 20 kJ.mol-1 ) de natura electrostatice, numite forte van der Waals.

Cele mai slabe interactiuni care se stabilesc între nuclee si învelisul de electroni al particulei învecinate sunt fortele de coeziune care se stabilesc între molecule saturate din punct de vedere al valentei, adica având straturi electronice stabile. Aceste forte nu implica punerea în comun sau transferul de electroni, la baza lor stând fenomenul de polarizatie mutuala dintre particulele componente, iar interactiunea se realizeaza prin interactiuni dipol-dipol, care sunt de trei feluri:

1. interactiuni prin forte de dispersie (interactiuni London);

2. interactiuni prin forte de orientare (interactiuni Keesom);

3. interactiuni prin forte de inductie (interactiuni Debye).

Toate aceste interactiuni sunt de natura electrostatica, dar cum sarcinile dipolilor (instantanei, permanenti sau indusi) sunt mult mai mici decât sarcinile ionilor, fortele dintre dipoli sunt considerabil mai slabe decât interactiile ionice.

r (distanta intermoleculara)

Distanta de echilibru

Curba integrala

U = energia legaturii intermoleculare

( Van der Waals)

Interactiuni atractive ()

Interactiuni repulsive ()

Figura 3.24. Variatia energiei potentiale la formarea legaturilor Van der Waals între doua molecule

Indiferent de natura lor, interactiile dipol-dipol sunt atractive si repulsive, iar instabilitatea retelelor moleculare se datoreste echilibrului dintre ele. Apropierea dintre molecule s-ar face pâna la contopirea lor totala, datorita fortelor atractive, daca concomitent nu s-ar naste fortele repulsive între electronii învelisurilor exterioare ale moleculelor si între nucleele slab ecranate. Particulele se apropie pâna la o distanta intermoleculara minima (distanta de echilibru) la care taria legaturii prin forte van der Waals este maxima si energia legaturii U = UA + UR este minima.

În figura 3.24 este prezentata variatia energiei potentiale la formarea legaturilor intermoleculare van der Waals.

Aceasta energie este rezultanta interactiunilor atractive: 6ArAU= (3.19)

a caror raza de actiune este foarte mica, de ordinul a doua-trei diametre moleculare si scade rapid cu cresterea distantei, si a interactiunilor repulsive