196

a n.ui ii <wn*.i .v>»<    r    :uo

ISSNIWMW f-7.Qty «N PWN Wtt

6 6a2 DOSKONAŁY I GAZY R2ECZYWISTE SIŁY WIĘD2YC2ĄSTEC2KOWE

Jak już wspomniano, w teorii kinetycznej została zaniedbana objętość własna cząsteczki. Punktowe cząsteczki gazu mogły się poruszać w całej objętości v naczynia mieszczącego gaz. W normalnych warunkach długość drogi swobodnej w gazie jest znacznie większa niz rozmiary cząsteczki i założenie takie jest bliskie rzeczywistości. W miarę podwyższania ciśnienia swobodna droga ulega zmniejszeniu i konieczne staje się uwzględnienie objętości własnej cząsteczek. Przestrzeń, w której się mogą poruszać. to. według van der Waalsa, objętość gazu pomniejszona o pewien stały czynnik b i w równaniu Clapcyrona zamiast o należy napisać (o — b).

Po uwzględnieniu obu poprawek równanie (6.5) przybiera — w przypadku, gdy odnosi się ono do I mola cząsteczek gazu — postać:

(6.14)

Szczegółowa dyskusja równania van der Waalsa jest podawana w podręcznikach chemii fizycznej.

6.5. SIŁY MIĘDZYCZĄSTECZKOWE

Siły międzycząstcczkowc. których działaniu przypisujemy odstępstwa gazów rzeczywistych od praw gazu doskonałego, są silami słabymi w porównaniu z siłami powodującymi wytworzenie wiązań chemicznych wewnątrz, cząsteczki. Energia oddziaływań międzycząsteczkowych jest rzędu 5-40 kJ • mol ¹. podczas gdy mi przykład energia wiązań kowalencyjnych sięga 100-1000 kJ mol '. Występowanie oddziaływań międzyczą-slcczkowych jest jednak bardzo powszechne, odgrywają one dominującą rolę w procesie skraplania gazów, są także odpowiedzialne za tworzenie się kryształów molekularnych, złożonych z oddzielnych cząsteczek o wiązaniach kowalencyjnych (p. 7.6). Działaniu sil międzycząsteczkowych przypisuje się wreszcie powstawanie wielu struktur supramolc-kularnych.

Kiedy po raz pierwszy van der Waals zajął się siłami międzycząsteczkowymi. natura ich była całkowicie nieznana Według obecnych poglądów, na siły międzycząstcczkowc składają się co najmniej trzy różne rodzaje oddziaływań.

Po pierwsze, w przypadku substancji polarnych występuje wzajemne przyciąganie się różnoitnicnnych biegunów dipoli sąsiadujących z sobą cząsteczek. Działania te zaburzane przez ruchy termiczne cząsteczek zmierzają do takiego ustawienia cząsteczek w stosunku do siebie, by bieguny dodatnie jednych dipoli znalazły się jak najbliżej biegunów ujemnych innych dipoli. Tego rodzaju orientację dipoli przedstawiono schematycznie na rys. 6.4. Energię opisanych oddziaływań (energię uwalnianą wskutek wzajemnego przyciągania się dipoli) nazywamy energią orientacji

Drugi możliwy rodzaj oddziaływania międzycząsteczkowego to oddziaływanie pomiędzy cząsteczką obdarzoną trwałym momentem dipolowym a cząsteczką czy atomem, który wprawdzie nic wykazuje trwałego momentu dipolowego, ale w polu elektrycznym ulega łatwo polaryzacji. Polaryzacja taka polega na przesunięciu ładunków elektrycznych wewnątrz cząsteczki pod działaniem zewnętrznego pola. co powoduje powstanie