Номер 1, страница 37 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Синяков

Глава 2. Основы молекулярно-кинетической теории. Параграф 2.4. Силы взаимодействия молекул - номер 1, страница 37.

Условие.

? 1. Какова природа молекулярных сил?

Решение.

? 1.

Молекулярные силы (или межмолекулярные силы взаимодействия) по своей природе являются электромагнитными. Они возникают из-за электростатического взаимодействия между заряженными частицами (электронами и атомными ядрами), из которых состоят атомы и молекулы. Эти силы не являются фундаментальными, а представляют собой сложное проявление электромагнитных сил на молекулярном уровне.

Межмолекулярное взаимодействие — это совокупность сил притяжения и сил отталкивания, баланс которых зависит от расстояния между молекулами.

Силы притяжения
Эти силы стремятся сблизить молекулы и удерживают их вместе, что и позволяет веществам существовать в жидком и твердом агрегатных состояниях. К ним относятся:
1. Ван-дер-ваальсовы силы. Это общее название для нескольких типов слабых межмолекулярных притяжений:
– Ориентационное (диполь-дипольное) взаимодействие: возникает между полярными молекулами, имеющими постоянный дипольный момент (т.е. разделенные центры положительного и отрицательного заряда). Положительный полюс одной молекулы притягивается к отрицательному полюсу другой.
– Индукционное (поляризационное) взаимодействие: происходит, когда полярная молекула своим электрическим полем смещает заряды в соседней (полярной или неполярной) молекуле, создавая в ней наведенный (индуцированный) диполь, что приводит к их взаимному притяжению.
– Дисперсионное взаимодействие (силы Лондона): это универсальный тип притяжения, существующий между любыми молекулами, включая неполярные. Он обусловлен мгновенными флуктуациями электронной плотности, которые создают кратковременные (мгновенные) диполи. Эти диполи, в свою очередь, индуцируют диполи в соседних молекулах, вызывая слабое притяжение.
2. Водородная связь. Это особый, более сильный вид межмолекулярного притяжения. Она образуется между молекулами, в которых атом водорода ковалентно связан с сильно электроотрицательным атомом (кислородом, азотом или фтором). Положительно заряженный атом водорода одной молекулы сильно притягивается к неподеленной электронной паре электроотрицательного атома другой молекулы.

Силы отталкивания
Эти силы становятся доминирующими на очень малых расстояниях, когда электронные оболочки взаимодействующих молекул начинают перекрываться. Они препятствуют взаимопроникновению молекул и объясняют малую сжимаемость жидкостей и твердых тел. Возникновение этих сил в основном связано с принципом запрета Паули, который не позволяет электронам с одинаковыми спинами находиться в одной и той же области пространства.

Таким образом, на больших расстояниях между молекулами силы притяжения преобладают над силами отталкивания. При уменьшении расстояния силы притяжения растут, но еще быстрее растут силы отталкивания. Существует равновесное расстояние, на котором эти силы уравновешивают друг друга, и потенциальная энергия взаимодействия молекул минимальна.

Ответ: Природа молекулярных сил — электромагнитная. Они являются проявлением электростатического взаимодействия между заряженными частицами (электронами и ядрами), входящими в состав молекул. Эти силы представляют собой совокупность сил притяжения (ван-дер-ваальсовы силы, водородные связи) и сил отталкивания, действующих на разных расстояниях.