Номер 4, страница 192 - гдз по химии 8 класс учебник Шиманович, Красицкий

4. Дайте объяснение сути межмолекулярного взаимодействия.

4. Межмолекулярное взаимодействие — это совокупность сил притяжения и отталкивания, действующих между электрически нейтральными частицами (молекулами, атомами). Эти силы значительно слабее внутримолекулярных (химических связей), но именно они определяют существование вещества в конденсированных состояниях (жидкости и твердые тела) и отвечают за многие его физические свойства.

Суть межмолекулярного взаимодействия заключается в его двойственной природе и электромагнитном происхождении. Оно проявляется как баланс двух типов сил:

• Силы притяжения: Доминируют на относительно больших расстояниях (порядка нескольких диаметров молекул). Они стремятся сблизить частицы и удержать их вместе.
• Силы отталкивания: Становятся преобладающими на очень малых расстояниях, когда электронные оболочки частиц начинают перекрываться. Эти силы — результат принципа Паули и электростатического отталкивания ядер. Они чрезвычайно быстро нарастают при сближении и не дают частицам "провалиться" друг в друга.

Существует равновесное расстояние $r_0$, на котором силы притяжения и отталкивания уравновешиваются. В этой точке потенциальная энергия взаимодействия частиц минимальна, что соответствует их наиболее устойчивому состоянию (например, в узлах кристаллической решетки). Зависимость потенциальной энергии $U$ от расстояния $r$ между двумя частицами наглядно иллюстрирует потенциал Леннарда-Джонса:

$U(r) = 4\varepsilon \left[ \left(\frac{\sigma}{r}\right)^{12} - \left(\frac{\sigma}{r}\right)^6 \right]$

Здесь член $(\frac{\sigma}{r})^{12}$ описывает сильное короткодействующее отталкивание, а член $-(\frac{\sigma}{r})^6$ — более слабое и дальнодействующее притяжение.

Основными типами межмолекулярных взаимодействий являются:

1. Силы Ван-дер-Ваальса. Это общее название для трех видов взаимодействий:
   • Ориентационное (диполь-дипольное): между полярными молекулами, имеющими постоянный дипольный момент.
   • Индукционное (диполь-индуцированное): между полярной и неполярной молекулами, где поле полярной молекулы наводит диполь в неполярной.
   • Дисперсионное (лондоновское): универсальное взаимодействие, возникающее между любыми частицами из-за мгновенных флуктуаций электронной плотности, создающих кратковременные диполи.
2. Водородная связь. Это особый, более сильный вид межмолекулярного взаимодействия. Она образуется, когда атом водорода, связанный с очень электроотрицательным атомом (азотом N, кислородом O, фтором F), притягивается к неподеленной электронной паре другого электроотрицательного атома. Водородная связь играет ключевую роль в химии и биологии (например, определяет уникальные свойства воды и структуру ДНК).

Сила межмолекулярного взаимодействия определяет такие макроскопические свойства вещества, как температура кипения и плавления, вязкость, поверхностное натяжение. Чем сильнее эти силы, тем больше энергии требуется, чтобы разрушить упорядоченную структуру, и тем выше будут значения этих характеристик.

Ответ: Суть межмолекулярного взаимодействия заключается в одновременном действии сил притяжения и отталкивания между молекулами, которые имеют электромагнитную природу. На больших расстояниях преобладают силы притяжения (силы Ван-дер-Ваальса, водородные связи), которые удерживают молекулы вместе, обусловливая существование жидкостей и твердых тел. На малых расстояниях, сопоставимых с размерами молекул, доминируют мощные силы отталкивания, препятствующие их взаимопроникновению. Баланс этих сил определяет равновесное расстояние между молекулами, агрегатное состояние и физические свойства вещества.