277
«лептонная пена» приводит к снижению чувствительности фотобумаги, а также то, что конденсаторы, расположенные рядом со стаканчиком, в котором проводилась химическая реакция, в первые же секунды после начала реакции увеличивают свой емкость почти на 1%, а затем, после окончания реакции, происходит медленный, в течение десятков минут возврат значения емкости к первоначальному значению.
Рис. 7.12. Схема лабораторного эксперимента по выявлению лептонной пены при образовании ковалентной химической связи (я) и график отклонения паруса весов при проведении химической реакции (б):
1 - стаканчик с химическими реактивами; 2 - крутильные весы; 3 - лазер; 4 -самописец.
7.6. Образование межмолекулярных связей
Несмотря на то что все молекулы электрически нейтральны, в веществе они взаимодействуют между собой. Степень этого
_278
взаимодействия различна: в твердом теле она максимальна, в жидкости средняя, а в газе минимальна.
Межмолекулярное взаимодействие - это взаимодействие между электрически нейтральными молекулами или атомами, определяющее существование жидкостей и молекулярных кристаллов, отличие реальных газов от идеальных и проявляется в разнообразных физических явлениях. Межмолекулярное взаимодействие зависит от расстояния между молекулами и описывается потенциальной энергией взаимодействия U(r) (потенциалом межмолекулярного взаимодействия). Именно средняя потенциальная энергия взаимодействия определяет состояние и многие свойства вещества.
Впервые межмолекулярное взаимодействие принял во внимание в 1873 г. голландский физик Я. Д. Ван-дер-Ваальс для объяснения свойств реальных газов и жидкостей [69-71]. Он предположил, что на малых расстояниях между молекулами действуют силы отталкивания, которые с увеличением расстояния сменяются силами притяжения. На этой основе он получил уравнение состояния реального газа.
В настоящее время принято считать, что межмолекулярное взаимодействие имеет электрическую природу и складывается из сил притяжения (ориентационных, индукционных и дисперсионных) и сил отталкивания. Ориентационные силы действуют между полярными молекулами, т.е. обладающими дипольными электрическими моментами. Эти силы возникают вследствие того, что расстояния между разноименными зарядами много меньше, чем между одноименными. Индукционные силы действуют между полярной и неполярной молекулами за счет того, что полярная молекула поляризует неполярную. Дисперсионные силы действуют между неполярными молекулами и возникают за счет того, что, хотя в среднем молекулы не полярны, в каждое мгновение они все же полярны. Что в среднем и создает соответствующий эффект притяжения. Все три типа сил притяжения убывают с расстоянием пропорционально 6-й степени расстояния между молекулами.
Силы отталкивания возникают на очень малых расстояниях, когда приходят в соприкосновение заполненные электронные оболочки атомов, входящих в состав молекул. Эти силы убывают с расстоянием пропорционально 13-й степени расстояния.
Однако все это является некоторой моделью, в основном математической зависимостью сил межмолекулярного взаимодействия от расстояния, практически не проливающей свет на истинную природу этих сил. Отсюда и трудности с расчетом этих сил и с экспериментальными измерениями межмолекулярных сил.