2013 suprchem bd forces - vscht.czold.vscht.cz/.../soubory/2013_suprchem_bd_forces.pdf · cohesion:...
TRANSCRIPT
![Page 1: 2013 SuprChem BD Forces - vscht.czold.vscht.cz/.../soubory/2013_SuprChem_BD_Forces.pdf · Cohesion: A Scientific History of Intermolecular Forces J. S. Rowlinson 344 pages Cambridge](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062604/5fbc3db30ad28c458d67d23a/html5/thumbnails/1.jpg)
MEZIMOLEKULÁRNÍ INTERAKCE
VAZBY INTERAKCE
![Page 2: 2013 SuprChem BD Forces - vscht.czold.vscht.cz/.../soubory/2013_SuprChem_BD_Forces.pdf · Cohesion: A Scientific History of Intermolecular Forces J. S. Rowlinson 344 pages Cambridge](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062604/5fbc3db30ad28c458d67d23a/html5/thumbnails/2.jpg)
Cohesion: A Scientific History of Intermolecular Forces
J. S. Rowlinson
344 pages
Cambridge University Press
June 30, 2005
ISBN-10: 0521673550ISBN-13: 978-0521673556
![Page 3: 2013 SuprChem BD Forces - vscht.czold.vscht.cz/.../soubory/2013_SuprChem_BD_Forces.pdf · Cohesion: A Scientific History of Intermolecular Forces J. S. Rowlinson 344 pages Cambridge](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062604/5fbc3db30ad28c458d67d23a/html5/thumbnails/3.jpg)
INTRAmolekulární
interakce
=
interakce atomů v molekule
=
VAZBY( kovalentní vazby )
INTERmolekulární
interakce
=
interakce mezi molekulami
=
INTERAKCE( nekovalentní interakce )
![Page 4: 2013 SuprChem BD Forces - vscht.czold.vscht.cz/.../soubory/2013_SuprChem_BD_Forces.pdf · Cohesion: A Scientific History of Intermolecular Forces J. S. Rowlinson 344 pages Cambridge](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062604/5fbc3db30ad28c458d67d23a/html5/thumbnails/4.jpg)
Molecular entity
Any constitutionally or isotopically distinct atom, molecule, ion, ion pair,
radical, radical ion, complex, conformer etc., identifiable as a separately
distinguishable entity.
PAC, 1994, 66, 1077 IUPAC Recommendations 1994
Molecule
An electrically neutral entity consisting of more than one atom ( n > 1 ).
Rigorously, a molecule, in which ( n > 1 ) must correspond to a depression
on the potential energy surface that is deep enough to confine at least one
vibrational state.
![Page 5: 2013 SuprChem BD Forces - vscht.czold.vscht.cz/.../soubory/2013_SuprChem_BD_Forces.pdf · Cohesion: A Scientific History of Intermolecular Forces J. S. Rowlinson 344 pages Cambridge](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062604/5fbc3db30ad28c458d67d23a/html5/thumbnails/5.jpg)
Molekula je definována jako skupina atomů, které jsou v definovaném
uspořádání drženy velmi silnými chemickými vazbami.
Molekuly jsou elektricky neutrální, ale často se mezi ně počítají i
polyatomické ionty. My budeme považovat za molekulu i nevázaný atom
(např. helium).
Atomy či molekuly, které jsou spojeny nekovalentními interakcemi nejsou
považovány za molekulu, ale za komplex (obvykle).
Mnoho sloučenin však nemá identifikovatelnou molekulu, např. kovy,
iontové sloučeniny soli, kovalentní krystaly např. diamant, graften (2D
architektura).
![Page 6: 2013 SuprChem BD Forces - vscht.czold.vscht.cz/.../soubory/2013_SuprChem_BD_Forces.pdf · Cohesion: A Scientific History of Intermolecular Forces J. S. Rowlinson 344 pages Cambridge](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062604/5fbc3db30ad28c458d67d23a/html5/thumbnails/6.jpg)
Elektronegativity - Pauling / Allred-Rochow
RaAt
2,201,90
Po2,001,76
Bi2,021,67
Pb2,331,55
Tl2,041,44
Hg2,001,44
Au2,541,42
Pt2,281,44
Ir2,201,55
Os2,201,52
Re1,901,46
W2,361,40
Ta1,501,33
Hf1,301,23
La1,101,08
Ba0,890,97
Cs0,790,86
XeI
2,662,21
Te2,102,01
Sb2,051,82
Sn1,961,72
In1,781,49
Cd1,691,46
Ag1,931,42
Pd2,201,35
Rh2,281,45
Ru2,201,42
Te1,901,36
Mo2,161,30
Nb1,601,23
Zr1,331,22
Y1,221,11
Sr0,950,99
Rb0,820,89
KrBr2,962,74
Se2,552,48
As2,182,20
Ge2,012,02
Ga1,811,82
Zn1,651,66
Cu2,001,75
Ni1,911,75
Co1,881,70
Fe1,831,64
Mn1,551,60
Cr1,661,56
V1,631,45
Ti1,541,32
Sc1,361,20
Ca1,001,04
K0,820,91
ArCl
3,162,83
S2,582,44
P2,192,06
Si1,901,74
Al1,611,47
Mg1,311,23
Na0,931,01
NeF
3,984,10
O3,443,50
N3,043,07
C2,552,50
B2,042,01
Be1,571,47
Li0,980,97
HeH
2,202,20
![Page 7: 2013 SuprChem BD Forces - vscht.czold.vscht.cz/.../soubory/2013_SuprChem_BD_Forces.pdf · Cohesion: A Scientific History of Intermolecular Forces J. S. Rowlinson 344 pages Cambridge](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062604/5fbc3db30ad28c458d67d23a/html5/thumbnails/7.jpg)
Intra molekulární vazby versus inter molekulární interakce
Dle elektonegativity interagujících atomů:
malá – malá� kovová vazba , totální delokalizace/sdílení vazebných elektronů, kovy a slitiny
velká – malá� iontová vazba , totální nesdílení vazebných elektronů, soli
střední – střední� nepolární kovalentní vazba („pravá“), organické molekuly
střední – malá či velká� polární kovalentní vazba , organické molekuly
velká – velká� kovalentní vazba � charge-shift bond
![Page 8: 2013 SuprChem BD Forces - vscht.czold.vscht.cz/.../soubory/2013_SuprChem_BD_Forces.pdf · Cohesion: A Scientific History of Intermolecular Forces J. S. Rowlinson 344 pages Cambridge](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062604/5fbc3db30ad28c458d67d23a/html5/thumbnails/8.jpg)
3300,177C–Cl
4880,134C–F
3600,143C–O
3080,147C–N
8390,120C≡C
6140,134C=C
3480,154C–C
4130,109C–H
Uhlík
4320,127H–Cl
5680,092H–F
3660,096H–O
4360,074H–H
Vodík
Energie[kJ/mol]
Délka[nm]
Vazba
1510,267I–I
2980,161I–H
1930,228Br–Br
3660,141Br–H
2430,199Cl–Cl
1580,142F–F
Halogeny
4980,121O=O
1450,148O–O
Kyslík
9450,110N≡N
1700,145N–N
3910,101N–H
Dusík
Energie[kJ/mol]
Délka[nm]
Vazba
Jako energie vazby se uvádí disociační energie vazby (kladné znaménko)
![Page 9: 2013 SuprChem BD Forces - vscht.czold.vscht.cz/.../soubory/2013_SuprChem_BD_Forces.pdf · Cohesion: A Scientific History of Intermolecular Forces J. S. Rowlinson 344 pages Cambridge](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062604/5fbc3db30ad28c458d67d23a/html5/thumbnails/9.jpg)
0 – 50π – π
5 – 80Kation – π
0,4 – 4van der Waals interakce
< 40Hydrofobní (solvofobní) interakce
10-40 (120)Vodíková vazba (např. H2O····H2O)
0,05 – 40Indukovaný dipól – indukovaný dipólDispersní interakce (např. F2····F , He····He)
2 – 10Dipól – indukovaný dipól (ne H-Cl····Cl-Cl)
3 – 15Ion – indukovaný dipól (např. Fe2+····O2)
5 – 25Dipól – dipól (např. aceton····aceton) (ne I-Cl····I-Cl)
40 – 600Ion – dipól (např. Na+····OH2)
I N T R A K C E
400 – 4000Iontová vazba
150 – 1100Kovalentní vazba
75 – 1000Kovová vazba
V A Z B Y
Energie kJ.mol -1Typ vazby nebo interakce
![Page 10: 2013 SuprChem BD Forces - vscht.czold.vscht.cz/.../soubory/2013_SuprChem_BD_Forces.pdf · Cohesion: A Scientific History of Intermolecular Forces J. S. Rowlinson 344 pages Cambridge](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062604/5fbc3db30ad28c458d67d23a/html5/thumbnails/10.jpg)
Jak je vůbec možné, aby slabé mezimolekulární interakce vládly světu?
G u l l i v e r e f f e c t
Když velký objekt podlehne útoku mnoha malých útočníků.
Živá versus neživá hmota
![Page 11: 2013 SuprChem BD Forces - vscht.czold.vscht.cz/.../soubory/2013_SuprChem_BD_Forces.pdf · Cohesion: A Scientific History of Intermolecular Forces J. S. Rowlinson 344 pages Cambridge](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062604/5fbc3db30ad28c458d67d23a/html5/thumbnails/11.jpg)
Jonathan Swift( 30.11.1667 – 19.10.1745 )
Anglo-Irish satirist, essayist, political pamphleteer, poet and cleric
Gulliver’s travels (1726)
![Page 12: 2013 SuprChem BD Forces - vscht.czold.vscht.cz/.../soubory/2013_SuprChem_BD_Forces.pdf · Cohesion: A Scientific History of Intermolecular Forces J. S. Rowlinson 344 pages Cambridge](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062604/5fbc3db30ad28c458d67d23a/html5/thumbnails/12.jpg)
Jan Goth
„Dokud budete svorní,nepřátelé vás nikdy nepřemohou!“
S V Ä T O P L U KKRÁĽ STARÝCH SLOVÁKOV
846 - 894
![Page 13: 2013 SuprChem BD Forces - vscht.czold.vscht.cz/.../soubory/2013_SuprChem_BD_Forces.pdf · Cohesion: A Scientific History of Intermolecular Forces J. S. Rowlinson 344 pages Cambridge](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062604/5fbc3db30ad28c458d67d23a/html5/thumbnails/13.jpg)
M E Z I M O L E K U L Á R N Í
I N T E R A K C E
K čemu jsou dobré?
![Page 14: 2013 SuprChem BD Forces - vscht.czold.vscht.cz/.../soubory/2013_SuprChem_BD_Forces.pdf · Cohesion: A Scientific History of Intermolecular Forces J. S. Rowlinson 344 pages Cambridge](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062604/5fbc3db30ad28c458d67d23a/html5/thumbnails/14.jpg)
Díky mezimolekulárním interakcím ... svět není ideálním plynem ...
Plyn
Totální chaos; Mnoho volného prostoru; Částice majíkompletní volnost pohybu; Částice jsou si vzdálené; Hustota (400 °C, 1 bar) = 0,000326 g/cm 3
Kapalina
Částečný chaos; Mnoho volného prostoru; Částice nebojejich klastry mají vůči sobě volnost pohybu; Částice jsousi blízké; Hustota (25 °C) = 0,9971 g/cm 3
Pevná látka
Nulový chaos - organizované uspořádání; Málo volného prostoru; Částice jsou fixovány a jsou si blízké;Hustota (0 °C) = 0,9168 g/cm 3
Chlazení Ohřev
Ohřev nebo snížení tlakuOchlazení nebo zvýšení tlaku
E N
T R
O P
I E
K
L E
S Á
![Page 15: 2013 SuprChem BD Forces - vscht.czold.vscht.cz/.../soubory/2013_SuprChem_BD_Forces.pdf · Cohesion: A Scientific History of Intermolecular Forces J. S. Rowlinson 344 pages Cambridge](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062604/5fbc3db30ad28c458d67d23a/html5/thumbnails/15.jpg)
... atorvastatin calcium inhibuje HMG-CoA reduktasu a snižuje cholesterol ...
![Page 16: 2013 SuprChem BD Forces - vscht.czold.vscht.cz/.../soubory/2013_SuprChem_BD_Forces.pdf · Cohesion: A Scientific History of Intermolecular Forces J. S. Rowlinson 344 pages Cambridge](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062604/5fbc3db30ad28c458d67d23a/html5/thumbnails/16.jpg)
““The secret of The secret of life is molecularlife is molecular recoreco ggnitionnition ;;
the ability of one molecule to recognize another the ability of one molecule to recognize another
through through weak bondinweak bondin gg interactionsinteractions ..””
LinusLinus CarlCarl Pauling at the Pauling at the 25th anniversary25th anniversary (1984)(1984) of of
the Institute of Molecular Biology at the University of Oregonthe Institute of Molecular Biology at the University of Oregon
Díky mezimolekulárním interakcím existuje život ...
![Page 17: 2013 SuprChem BD Forces - vscht.czold.vscht.cz/.../soubory/2013_SuprChem_BD_Forces.pdf · Cohesion: A Scientific History of Intermolecular Forces J. S. Rowlinson 344 pages Cambridge](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062604/5fbc3db30ad28c458d67d23a/html5/thumbnails/17.jpg)
... gekoni lezou po stropě, po skle ...
![Page 18: 2013 SuprChem BD Forces - vscht.czold.vscht.cz/.../soubory/2013_SuprChem_BD_Forces.pdf · Cohesion: A Scientific History of Intermolecular Forces J. S. Rowlinson 344 pages Cambridge](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062604/5fbc3db30ad28c458d67d23a/html5/thumbnails/18.jpg)
Stickybot
Lidská dla ň - - - 40 kg
http://www.youtube.com/watch?v=JnBkbaFsZOY
4:10 7:07 8:46
... a nejen gekoni ☺
![Page 19: 2013 SuprChem BD Forces - vscht.czold.vscht.cz/.../soubory/2013_SuprChem_BD_Forces.pdf · Cohesion: A Scientific History of Intermolecular Forces J. S. Rowlinson 344 pages Cambridge](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062604/5fbc3db30ad28c458d67d23a/html5/thumbnails/19.jpg)
M E Z I M O L E K U L Á R N Í
I N T E R A K C E
Co je jejich p říčinou?
![Page 20: 2013 SuprChem BD Forces - vscht.czold.vscht.cz/.../soubory/2013_SuprChem_BD_Forces.pdf · Cohesion: A Scientific History of Intermolecular Forces J. S. Rowlinson 344 pages Cambridge](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062604/5fbc3db30ad28c458d67d23a/html5/thumbnails/20.jpg)
Základní interakce - základní fyzikální síly
Základními (fundamentálními) fyzikálními sílami (interakcemi) lze popsat
veškeré fyzikální fenomény; od galaktických srážek až po vazby mezi
kvarky v protonu.
∞r -210 0Gravitace
10 -18r -5 – r -710 25Slabá jaderná
∞r -210 36Elektromagnetická
10 -15r -710 38Silná jaderná
DosahÚměrnostRel. velikostInterakce
![Page 21: 2013 SuprChem BD Forces - vscht.czold.vscht.cz/.../soubory/2013_SuprChem_BD_Forces.pdf · Cohesion: A Scientific History of Intermolecular Forces J. S. Rowlinson 344 pages Cambridge](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062604/5fbc3db30ad28c458d67d23a/html5/thumbnails/21.jpg)
Veškerá chemická struktura je výsledkem
elektromagnetické síly
![Page 22: 2013 SuprChem BD Forces - vscht.czold.vscht.cz/.../soubory/2013_SuprChem_BD_Forces.pdf · Cohesion: A Scientific History of Intermolecular Forces J. S. Rowlinson 344 pages Cambridge](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062604/5fbc3db30ad28c458d67d23a/html5/thumbnails/22.jpg)
Intermolecular interactions
Interakce
a) dalekého dosahu (long range)
b) krátkého dosahu (short range)
Interakce
a) směrové, isotropní (directional attraction)
b) nesměrové, anisotropní (non-directional attraction)
![Page 23: 2013 SuprChem BD Forces - vscht.czold.vscht.cz/.../soubory/2013_SuprChem_BD_Forces.pdf · Cohesion: A Scientific History of Intermolecular Forces J. S. Rowlinson 344 pages Cambridge](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062604/5fbc3db30ad28c458d67d23a/html5/thumbnails/23.jpg)
Modifikace disperse a indukce+~ anoDamping
Při velmi malých vzdálenostech může být repulsivní-anoPenetration
Donor-akceptor interakce-neCharge transfer
Dominuje při velmi malých vzdálenostech+neRepulsion
-neExchange
Krátkého dosahu (short-range) ... U ~ e-ααααR
Velmi malá±anoMagnetický
Pouze u degenerovaných stavů±neResonance
Vždy přítomna-~ anoDisperse
-neIndukce
Silně závislá na orientaci±anoElektrostatický
Velkého dosahu (long-range) ... U ~ R-n
PoznámkaSmyslAditivitaPříspěvek
Energetické p říspěvky interakce mezi molekulami
A. J. Stone: The theory of intermolecular forces, Oxford University Press, New York, 1996.
![Page 24: 2013 SuprChem BD Forces - vscht.czold.vscht.cz/.../soubory/2013_SuprChem_BD_Forces.pdf · Cohesion: A Scientific History of Intermolecular Forces J. S. Rowlinson 344 pages Cambridge](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062604/5fbc3db30ad28c458d67d23a/html5/thumbnails/24.jpg)
Intermolecular interactions
Molekula A
Molekula B
vzdálenost R
![Page 25: 2013 SuprChem BD Forces - vscht.czold.vscht.cz/.../soubory/2013_SuprChem_BD_Forces.pdf · Cohesion: A Scientific History of Intermolecular Forces J. S. Rowlinson 344 pages Cambridge](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062604/5fbc3db30ad28c458d67d23a/html5/thumbnails/25.jpg)
M E Z I M O L E K U L Á R N Í
I N T E R A K C E
Jaké známe typy?
![Page 26: 2013 SuprChem BD Forces - vscht.czold.vscht.cz/.../soubory/2013_SuprChem_BD_Forces.pdf · Cohesion: A Scientific History of Intermolecular Forces J. S. Rowlinson 344 pages Cambridge](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062604/5fbc3db30ad28c458d67d23a/html5/thumbnails/26.jpg)
Intermolecular interactions
Pohled chemika
versus
Pohled fyzika
![Page 27: 2013 SuprChem BD Forces - vscht.czold.vscht.cz/.../soubory/2013_SuprChem_BD_Forces.pdf · Cohesion: A Scientific History of Intermolecular Forces J. S. Rowlinson 344 pages Cambridge](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062604/5fbc3db30ad28c458d67d23a/html5/thumbnails/27.jpg)
Intermolecular interactions
ION - ION
![Page 28: 2013 SuprChem BD Forces - vscht.czold.vscht.cz/.../soubory/2013_SuprChem_BD_Forces.pdf · Cohesion: A Scientific History of Intermolecular Forces J. S. Rowlinson 344 pages Cambridge](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062604/5fbc3db30ad28c458d67d23a/html5/thumbnails/28.jpg)
Intermolecular interactions ... ion - ion
Charles-Augustin de Coulomb
(14.6.1736 – 23.8.1806) r
QQu
14 0
21 ⋅⋅⋅⋅
⋅=εεπ
221
r
qqkF e
⋅=
Energie = práce = síla F · dráha r
![Page 29: 2013 SuprChem BD Forces - vscht.czold.vscht.cz/.../soubory/2013_SuprChem_BD_Forces.pdf · Cohesion: A Scientific History of Intermolecular Forces J. S. Rowlinson 344 pages Cambridge](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062604/5fbc3db30ad28c458d67d23a/html5/thumbnails/29.jpg)
Intermolecular interactions ... ion - ion
• Pokud se dostanou částice blízko sebe, může být velmi silná, dokonce
silnější než kovalentní vazba.
• Může být přitažlivá nebo odpudivá
• Je to nesměrová (isotropní) interakce.
• Interakce velkého dosahu (~1/r)
• Silně závislá na dielektrické konstantě (relativní permitivitě, Fersht
~1/rε) prostředí.
kJ/mol
LiF 1036LiI 737KF 821MgF2 2957
![Page 30: 2013 SuprChem BD Forces - vscht.czold.vscht.cz/.../soubory/2013_SuprChem_BD_Forces.pdf · Cohesion: A Scientific History of Intermolecular Forces J. S. Rowlinson 344 pages Cambridge](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062604/5fbc3db30ad28c458d67d23a/html5/thumbnails/30.jpg)
Intermolecular interactions ... ion - ion
ke = 1 / 4πε0 = Coulombova konstanta = 8,9875517873681764·109 N.m2.C-2
e = elementární náboj = 1,602176487(40)·10-19 CNA = Avogadrova konstanta = 6,02214179(30)·1023 mol-1
ε0 = permitivita vakua = 8,854187817·10-12 F.m-1
D = Debye = 3,33564·10-30 C.mk = Boltzmanova konstanta = 1,380658(12)·10-23 J.K-1
r
qqek
r
qqe
r
QQu e ⋅
⋅⋅⋅=⋅⋅⋅⋅
⋅⋅=⋅
⋅⋅⋅⋅=
εεεπεεπ212212
00
21
411
4
ANuU ⋅=
[ J ]
J.mol-1
0,125 nm0,25 nm0,5 nm1 nm10 nmr
-231,6 kJ/mol64,32 %
-115,8 kJ/mol32,16 %
-57,9 kJ/mol16,08 %
-28,9 kJ/mol8,04 %
-2,9 kJ/mol0,80 %
CHCl3ε = 4,8
-13,6 kJ/mol
3,78 %
-6,8 kJ/mol
1,89 %
-3,4 kJ/mol
0,95 %
-1,7 kJ/mol
0,47 %
-0,2 kJ/mol
0,05 %
vodaε = 81,6
Kovalentní vazba 150 – 950 ... ca. 360 kJ/mol
![Page 31: 2013 SuprChem BD Forces - vscht.czold.vscht.cz/.../soubory/2013_SuprChem_BD_Forces.pdf · Cohesion: A Scientific History of Intermolecular Forces J. S. Rowlinson 344 pages Cambridge](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062604/5fbc3db30ad28c458d67d23a/html5/thumbnails/31.jpg)
29,8chloraceton
1,6 - 1,9LPG4,7fosgen
1,9propan1,8kerosin
2cyklohexan17,8butanol
4,8chloroform2,3benzen
2,4xylen7,3anilin
2,4toluen81,6voda
21,8propylalkohol2,1petrolej
39,4nitrometan34metanol
19nitroglycerin43glycerol
35,7nitrobenzen24etanol
Dielektrická konstantaLátkaDielektrická konstantaLátka
![Page 32: 2013 SuprChem BD Forces - vscht.czold.vscht.cz/.../soubory/2013_SuprChem_BD_Forces.pdf · Cohesion: A Scientific History of Intermolecular Forces J. S. Rowlinson 344 pages Cambridge](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062604/5fbc3db30ad28c458d67d23a/html5/thumbnails/32.jpg)
Intermolecular interactions … ion - ion
1. solné můstky ( struktura biologických )
2. iontové kapaliny
3. iontoměniče
4. elektroforéza
5. ...
![Page 33: 2013 SuprChem BD Forces - vscht.czold.vscht.cz/.../soubory/2013_SuprChem_BD_Forces.pdf · Cohesion: A Scientific History of Intermolecular Forces J. S. Rowlinson 344 pages Cambridge](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062604/5fbc3db30ad28c458d67d23a/html5/thumbnails/33.jpg)
Intermolecular interactions
ION - DIPÓL
![Page 34: 2013 SuprChem BD Forces - vscht.czold.vscht.cz/.../soubory/2013_SuprChem_BD_Forces.pdf · Cohesion: A Scientific History of Intermolecular Forces J. S. Rowlinson 344 pages Cambridge](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062604/5fbc3db30ad28c458d67d23a/html5/thumbnails/34.jpg)
Intermolecular interactions … ion - dipól
• Výrazně slabší než ion-ion interakce
• Slabě směrová síla
• Atraktivní nebo repulsivní
• Středního dosahu (energie ~ 1/r2
• Závislá na prostředí
• Energie pro fixovaný dipól
• Energie pro volně rotující dipól
CH3 CH3
Oδδδδ-
δδδδ+
20
14
cosr
Qu ⋅
⋅⋅⋅⋅⋅−=
εεπθµ
( ) 420
22 1
46 rkT
Qu ⋅
⋅⋅⋅⋅⋅−=
εεπµ
Na+
θ = 0° maximálně negativní energieatraktivní interakce
θ = 180° maximálně positivní energierepulsní interakce
Na+
Na+ θ = 90°nulová energie
žádná interakce
θ
![Page 35: 2013 SuprChem BD Forces - vscht.czold.vscht.cz/.../soubory/2013_SuprChem_BD_Forces.pdf · Cohesion: A Scientific History of Intermolecular Forces J. S. Rowlinson 344 pages Cambridge](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062604/5fbc3db30ad28c458d67d23a/html5/thumbnails/35.jpg)
0 kJ/mol
-1,75 kJ/mol (0,5 %) 1 nm-6,99 kJ/mol (1,9 %) 0,5 nm-28,0 kJ/mol (7,8 %) 0,25 nm
-1,24 kJ/mol (0,3 %) 1 nm-4,94 kJ/mol (1,4 %) 0,5 nm-19,8 kJ/mol (5,5 %) 0,25 nm
-0,87 kJ/mol (0,2 %) 1 nm-3,50 kJ/mol (1,0 %) 0,5 nm-14,0 kJ/mol (3,9 %) 0,25 nm
-1,51 kJ/mol (0,4 %) 1 nm-6,05 kJ/mol (1,7 %) 0,5 nm-24,2 kJ/mol (6,7 %) 0,25 nm
Na+
-0,45 kJ/mol (0,1 %) 1 nm-1,81 kJ/mol (0,5 %) 0,5 nm-7,24 kJ/mol (2,0 %) 0,25 nm
0°
30°
45°
60°
75°
Voln ě rotující dipól-0,21 kJ/mol (0,06 %) 1 nm-3,29 kJ/mol (0,9 %) 0,5 nm
-52,6 kJ/mol (14,6 %) 0,25 nm
CH3 CH3
Oδδδδ-
δδδδ+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
90°
repulse
![Page 36: 2013 SuprChem BD Forces - vscht.czold.vscht.cz/.../soubory/2013_SuprChem_BD_Forces.pdf · Cohesion: A Scientific History of Intermolecular Forces J. S. Rowlinson 344 pages Cambridge](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062604/5fbc3db30ad28c458d67d23a/html5/thumbnails/36.jpg)
Intermolecular interactions … ion - dipol
![Page 37: 2013 SuprChem BD Forces - vscht.czold.vscht.cz/.../soubory/2013_SuprChem_BD_Forces.pdf · Cohesion: A Scientific History of Intermolecular Forces J. S. Rowlinson 344 pages Cambridge](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062604/5fbc3db30ad28c458d67d23a/html5/thumbnails/37.jpg)
Intermolecular interactions … ion - dipól
Rozpouštění solí, solvatace iontů, roztok polární látky v iontové kapalině ...
![Page 38: 2013 SuprChem BD Forces - vscht.czold.vscht.cz/.../soubory/2013_SuprChem_BD_Forces.pdf · Cohesion: A Scientific History of Intermolecular Forces J. S. Rowlinson 344 pages Cambridge](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062604/5fbc3db30ad28c458d67d23a/html5/thumbnails/38.jpg)
Intermolecular interactions … ion - dipól
Interakce klesá s rostoucí velikostí iontu
Li(H2O)4+
Na(H2O)x+
K+ slabá
Rb+ nulová
Cs+ negativní
Na(H2O)x+ Mg(H2O)6
2+ Al(H2O)63+
Interakce ion-dipól Polární koordinační vazba
Interakce roste s rostoucím nábojem iontu
Hydratace / solvatace iont ů Solvatace elektron ů
Sodík v kapalném amoniaku
Na(NH3)x+ + e(NH3)x
-
Modrý elektricky vodivý roztok( silné redukční činidlo )
![Page 39: 2013 SuprChem BD Forces - vscht.czold.vscht.cz/.../soubory/2013_SuprChem_BD_Forces.pdf · Cohesion: A Scientific History of Intermolecular Forces J. S. Rowlinson 344 pages Cambridge](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062604/5fbc3db30ad28c458d67d23a/html5/thumbnails/39.jpg)
Intermolecular interactions … ion - dipól
![Page 40: 2013 SuprChem BD Forces - vscht.czold.vscht.cz/.../soubory/2013_SuprChem_BD_Forces.pdf · Cohesion: A Scientific History of Intermolecular Forces J. S. Rowlinson 344 pages Cambridge](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062604/5fbc3db30ad28c458d67d23a/html5/thumbnails/40.jpg)
Intermolecular interactions … ion - dipól
… komplexace iontů ...
![Page 41: 2013 SuprChem BD Forces - vscht.czold.vscht.cz/.../soubory/2013_SuprChem_BD_Forces.pdf · Cohesion: A Scientific History of Intermolecular Forces J. S. Rowlinson 344 pages Cambridge](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062604/5fbc3db30ad28c458d67d23a/html5/thumbnails/41.jpg)
Intermolecular interactions … ion - kvadrupól
H
H
H
H
H
H
δ+δ-
Na+R
NH
HH
+
Závislost energie interakcí multipól–multipól na vzd álenosti
1 / r51 / r41 / r31 / r21 / rMONOPÓL
HEXADEKAPÓLOKTOPÓLKVADRUPÓLDIPÓLMONOPÓL
Benzen·····Na+
![Page 42: 2013 SuprChem BD Forces - vscht.czold.vscht.cz/.../soubory/2013_SuprChem_BD_Forces.pdf · Cohesion: A Scientific History of Intermolecular Forces J. S. Rowlinson 344 pages Cambridge](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062604/5fbc3db30ad28c458d67d23a/html5/thumbnails/42.jpg)
Intermolecular interactions
ION - NEUTRÁL
![Page 43: 2013 SuprChem BD Forces - vscht.czold.vscht.cz/.../soubory/2013_SuprChem_BD_Forces.pdf · Cohesion: A Scientific History of Intermolecular Forces J. S. Rowlinson 344 pages Cambridge](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062604/5fbc3db30ad28c458d67d23a/html5/thumbnails/43.jpg)
Intermolecular interactions ... Ion - neutrál
( ) 420
2 1
42 r
Qu ⋅
⋅⋅⋅⋅⋅−=
εεπα
Indukční interakce
+ 2+
e-
e-
δδδδ+δδδδ-
IIIII
INDUKCE
+
![Page 44: 2013 SuprChem BD Forces - vscht.czold.vscht.cz/.../soubory/2013_SuprChem_BD_Forces.pdf · Cohesion: A Scientific History of Intermolecular Forces J. S. Rowlinson 344 pages Cambridge](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062604/5fbc3db30ad28c458d67d23a/html5/thumbnails/44.jpg)
Intermolecular interactions
VAN DER WAALS
![Page 45: 2013 SuprChem BD Forces - vscht.czold.vscht.cz/.../soubory/2013_SuprChem_BD_Forces.pdf · Cohesion: A Scientific History of Intermolecular Forces J. S. Rowlinson 344 pages Cambridge](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062604/5fbc3db30ad28c458d67d23a/html5/thumbnails/45.jpg)
Stavová rovnice ideálního plynu TRnVp ⋅⋅=⋅
( ) TRnbnVV
nap ⋅⋅=⋅−⋅
⋅+
2
2
Splněna pouze za vysokých teplot a nízkých tlaků
van der Waalsova rovnice
Odchylky u reálných plyn ů jsou d ůsledkem:
a) interakcí mezi molekulami (větší stlačitelnost)
K vnějšímu tlaku, který drží molekuly v daném objemuse přičte vnitřní tlak úměrný počtu molekul ~n2/V2
b) vlastní objemu molekul (menší stlačitelnost)
Od celkového objemu se odečte nestlačitelný objem
molekul úměrný ~n
( ) TRbvv
ap ⋅=−⋅
+ 2
![Page 46: 2013 SuprChem BD Forces - vscht.czold.vscht.cz/.../soubory/2013_SuprChem_BD_Forces.pdf · Cohesion: A Scientific History of Intermolecular Forces J. S. Rowlinson 344 pages Cambridge](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062604/5fbc3db30ad28c458d67d23a/html5/thumbnails/46.jpg)
Intermolecular interactions ... Lennard-Jones model pote ntial
( )612
, 4S
ri j
ru
σε σ −
=
V
0
εεεε
Rm
VLJ
σσσσ
σσσσ (též R0) = 2 . vdW
Rm= 21/6 . σσσσ
odpudivé van der Waalsovy interakce
přitažlivé interakce
r
![Page 47: 2013 SuprChem BD Forces - vscht.czold.vscht.cz/.../soubory/2013_SuprChem_BD_Forces.pdf · Cohesion: A Scientific History of Intermolecular Forces J. S. Rowlinson 344 pages Cambridge](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062604/5fbc3db30ad28c458d67d23a/html5/thumbnails/47.jpg)
van der Waals radii
Bondi, A. van der Waals volumes and radii. J. Phys. Chem. 1964, 68, 441–451.
Pokud je vzdálenost dvou atom ů menší než
sou čet jejich van der Waals polom ěrů, pak v
tomto míst ě dochází k interakci/vazb ě.
RaAtPoBiPb2,02
Tl1,96
Hg1,55
Au1,66
Pt1,72
IrOsReWTaHfLaBaCs
Xe2,16
I1,98
Te2,06
SbSn2,17
In1,93
Cd1,58
Ag1,72
Pd1,63
RhRuTeMoNbZrYSrRb
Kr2,02
Br1,85
Se1,90
As1,85
GeGa1,87
Zn1,39
Cu1,40
Ni1,63
CoFeMnCrVTiScCaK2,75
Ar1,88
Cl1,75
S1,80
P1,80
Si2,10
AlMg1,73
Na2,27
Ne1,54
F1,47
O1,52
N1,55
C1,70
BBeLi1,82
He1,40
H1,20
![Page 48: 2013 SuprChem BD Forces - vscht.czold.vscht.cz/.../soubory/2013_SuprChem_BD_Forces.pdf · Cohesion: A Scientific History of Intermolecular Forces J. S. Rowlinson 344 pages Cambridge](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062604/5fbc3db30ad28c458d67d23a/html5/thumbnails/48.jpg)
Intermolecular interactions
DIPÓL - DIPÓL
![Page 49: 2013 SuprChem BD Forces - vscht.czold.vscht.cz/.../soubory/2013_SuprChem_BD_Forces.pdf · Cohesion: A Scientific History of Intermolecular Forces J. S. Rowlinson 344 pages Cambridge](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062604/5fbc3db30ad28c458d67d23a/html5/thumbnails/49.jpg)
Intermolecular interactions … dipól - dipól
Willem Hendrik Keesom (21.6.1876 – 24.3.1956)Holandský fyzik známý pro vynalezení metody zmrazení
kapalného hélia (1926). Jako první (1921) matematicky
popsal dipól-dipól interakce, a proto jsou tyto známé téžjako Keesom interactions či Keesom forces.
Keesomovy interakce jsou přitažlivé interakce volně rotujících dipólů ~1/r6
( )212130
21 sinsincoscoscos21
4θθθθθ
εεπµµ ⋅⋅−⋅⋅⋅⋅
⋅⋅⋅⋅−=
ru
( ) 60
22
21 1
43 rTku ⋅
⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅−=
εεπµµ
Naproti tomu interakce fixovaných dipólů ~1/r3
Vždy atraktivní.
Může být atraktivní i repulsivní.
![Page 50: 2013 SuprChem BD Forces - vscht.czold.vscht.cz/.../soubory/2013_SuprChem_BD_Forces.pdf · Cohesion: A Scientific History of Intermolecular Forces J. S. Rowlinson 344 pages Cambridge](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062604/5fbc3db30ad28c458d67d23a/html5/thumbnails/50.jpg)
CH3CH3
O
δδδδ+
( )212130
21 sinsincoscoscos21
4θθθθθ
εεπµµ ⋅⋅−⋅⋅⋅⋅
⋅⋅⋅⋅−=
ru
Intermolecular interactions … dipól - dipól
CH3 CH3
O
δδδδ+
δδδδ-
δδδδ-
θ1 θ2
θ
Aceton v chloroformu -0,21 kJ/mol (0,06 %) 1 nm -7,99·10-13 kJ/molhaed-to-tail -1,69 kJ/mol (0,5 %) 0,5 nm -5,12·10-11 kJ/mol
-13,5 kJ/mol (3,8 %) 0,25 nm -3,27·10-9 kJ/mol
volně rotující
![Page 51: 2013 SuprChem BD Forces - vscht.czold.vscht.cz/.../soubory/2013_SuprChem_BD_Forces.pdf · Cohesion: A Scientific History of Intermolecular Forces J. S. Rowlinson 344 pages Cambridge](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062604/5fbc3db30ad28c458d67d23a/html5/thumbnails/51.jpg)
Intermolecular interactions ... dipól - dipól
![Page 52: 2013 SuprChem BD Forces - vscht.czold.vscht.cz/.../soubory/2013_SuprChem_BD_Forces.pdf · Cohesion: A Scientific History of Intermolecular Forces J. S. Rowlinson 344 pages Cambridge](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062604/5fbc3db30ad28c458d67d23a/html5/thumbnails/52.jpg)
Intermolecular interactions … dipole - dipole
Interakce dipól – dipól existují mezi neutrálními polárními molekulami
majícími permanentní dipól, např. SCl2, PCl3, CH3-CO-CH3, za
specifickou interakci dipól – dipól lze považovat i vodíkovou vazbu.
Dipól lze chápat jako dva stejně velké, ale opačné náboje separované
určitou vzdáleností. Výslednou interakci pak lze chápat jako interakci
těchto nábojů.
Dipól-dipól interakce atraktivních nebo repulsivních v závislosti na
vzájemné orientaci = jsou to směrové interakce .
Mají-li dvě molekuly mají stejnou hmotnost a velikost, pak tyto síly
rostou s rostoucí polaritou.
Interakce jsou krátkého dosahu; fixované dipóly jsou úměrné 1/r3, volně
rotující jsou úměrné 1/r6.
Výrazně slabší než interakce ion – dipól.
![Page 53: 2013 SuprChem BD Forces - vscht.czold.vscht.cz/.../soubory/2013_SuprChem_BD_Forces.pdf · Cohesion: A Scientific History of Intermolecular Forces J. S. Rowlinson 344 pages Cambridge](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062604/5fbc3db30ad28c458d67d23a/html5/thumbnails/53.jpg)
Intermolecular interactions
![Page 54: 2013 SuprChem BD Forces - vscht.czold.vscht.cz/.../soubory/2013_SuprChem_BD_Forces.pdf · Cohesion: A Scientific History of Intermolecular Forces J. S. Rowlinson 344 pages Cambridge](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062604/5fbc3db30ad28c458d67d23a/html5/thumbnails/54.jpg)
Intermolecular interactions
![Page 55: 2013 SuprChem BD Forces - vscht.czold.vscht.cz/.../soubory/2013_SuprChem_BD_Forces.pdf · Cohesion: A Scientific History of Intermolecular Forces J. S. Rowlinson 344 pages Cambridge](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062604/5fbc3db30ad28c458d67d23a/html5/thumbnails/55.jpg)
Intermolecular interactions ... multipól - multipól
Závislost energie interakcí multipól–multipól na vzdále nosti
1 / r91 / r81 / r71 / r61 / r5HEXADEKAPÓL
1 / r81 / r71 / r61 / r51 / r4OKTOPÓL
1 / r71 / r61 / r51 / r41 / r3KVADRUPÓL
1 / r61 / r51 / r41 / r31 / r2DIPÓL
1 / r51 / r41 / r31 / r21 / rMONOPÓL
HEXADEKAPÓLOKTOPÓLKVADRUPÓLDIPÓLMONOPÓL
![Page 56: 2013 SuprChem BD Forces - vscht.czold.vscht.cz/.../soubory/2013_SuprChem_BD_Forces.pdf · Cohesion: A Scientific History of Intermolecular Forces J. S. Rowlinson 344 pages Cambridge](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062604/5fbc3db30ad28c458d67d23a/html5/thumbnails/56.jpg)
Intermolecular interactions
DIPÓL - NEUTRÁL
![Page 57: 2013 SuprChem BD Forces - vscht.czold.vscht.cz/.../soubory/2013_SuprChem_BD_Forces.pdf · Cohesion: A Scientific History of Intermolecular Forces J. S. Rowlinson 344 pages Cambridge](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062604/5fbc3db30ad28c458d67d23a/html5/thumbnails/57.jpg)
Intermolecular interactions ... dipól – indukovaný dipól (induktivní interakce)
Závisí na velikosti dipólového momentu a na polarizovatelnosti molekuly
( )( ) 62
0
22 1
42
cos31r
u ⋅⋅⋅⋅⋅⋅+⋅⋅−=
εεπθαµ
( ) 620
2 1
4 ru ⋅
⋅⋅⋅⋅−=
εεπαµ
Dipól – nepolární (volně rotující dipól) ( Debye energy )
dipól – nepolární (fixovaný dipól)
![Page 58: 2013 SuprChem BD Forces - vscht.czold.vscht.cz/.../soubory/2013_SuprChem_BD_Forces.pdf · Cohesion: A Scientific History of Intermolecular Forces J. S. Rowlinson 344 pages Cambridge](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062604/5fbc3db30ad28c458d67d23a/html5/thumbnails/58.jpg)
Intermolecular interactions ... dipól – indukovaný dipól (induktivní interakce)
1936 Nobel - Prize motivation: "for his contributions to our knowledge of molecularstructure through his investigations on dipolemoments and on the diffraction of X-rays andelectrons in gases"
Petrus (Peter) Josephus Wilhelmus Debye ( 24. 3. 1884 – 2. 11. 1966 )
![Page 59: 2013 SuprChem BD Forces - vscht.czold.vscht.cz/.../soubory/2013_SuprChem_BD_Forces.pdf · Cohesion: A Scientific History of Intermolecular Forces J. S. Rowlinson 344 pages Cambridge](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062604/5fbc3db30ad28c458d67d23a/html5/thumbnails/59.jpg)
Intermolecular interactions … multipoles
![Page 60: 2013 SuprChem BD Forces - vscht.czold.vscht.cz/.../soubory/2013_SuprChem_BD_Forces.pdf · Cohesion: A Scientific History of Intermolecular Forces J. S. Rowlinson 344 pages Cambridge](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062604/5fbc3db30ad28c458d67d23a/html5/thumbnails/60.jpg)
Intermolecular interactions
NEUTRÁL - NEUTRÁL
![Page 61: 2013 SuprChem BD Forces - vscht.czold.vscht.cz/.../soubory/2013_SuprChem_BD_Forces.pdf · Cohesion: A Scientific History of Intermolecular Forces J. S. Rowlinson 344 pages Cambridge](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062604/5fbc3db30ad28c458d67d23a/html5/thumbnails/61.jpg)
Intermolecular interactions … Neutrál – Neutrál … Dispersn í interakce
Ale jaké? „Molekuly“ vzácných plynů nemají ani dipól ani multipól!
Vzácné plyny lze zkapalnit = mezi jejich atomy („molekulami“) musíbýt nějaké mezimolekulární interakce!
Ano. Ale pouze pokud jde o časový průměr.
Ve skutečnosti nemohou být elektrony v daný okamžik všude a molekula tudížnení neutrální.
ElektroneutrálníMolekula(průměr v čase)
IIIII
INDUKCE
2+
e-
e-
Instantnídipól
(„okamžik“)Fluktuace
náboje
δδδδ+δδδδ-
2+
e-
e-
2+
e-
e-
Indukovaný dipól – Indukovaný dipólInstantní dipól – Indukovaný dipólInstantní dipól – Instantní dipól
Dispersní interakce
δδδδ+δδδδ- δδδδ+δδδδ-
![Page 62: 2013 SuprChem BD Forces - vscht.czold.vscht.cz/.../soubory/2013_SuprChem_BD_Forces.pdf · Cohesion: A Scientific History of Intermolecular Forces J. S. Rowlinson 344 pages Cambridge](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062604/5fbc3db30ad28c458d67d23a/html5/thumbnails/62.jpg)
Intermolecular interactions … Dispersní interakce
Fritz Wolfgang London
(7.3.1900 – 30.3.1954)
( ) BA
BABA
II
II
ru
+⋅⋅
⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅−= 2
06 42
31
εεπαα
Londonovy síly ������������ Dispersní interakce
![Page 63: 2013 SuprChem BD Forces - vscht.czold.vscht.cz/.../soubory/2013_SuprChem_BD_Forces.pdf · Cohesion: A Scientific History of Intermolecular Forces J. S. Rowlinson 344 pages Cambridge](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062604/5fbc3db30ad28c458d67d23a/html5/thumbnails/63.jpg)
Intermolecular interactions ... Dispersní interakce
• Nejslabší ze všech mezimolekulárních sil avšak s narůstající velikostí molekul
(povrchem) značně vzrůstá; (< 5 kJ/mol, < 1,4 % kovalentní).
• Ale je přítomna u všech molekul (atomů) – universální atraktivní interakce;
nabitých i neutrálních.
• Londonovy dispersní síly rostou s rostoucí molární hmotností
(roste tím i polarizovatelnost molekuly)
• Závisí na tvaru molekuly – rostou se zvyšující se plochou kontaktu molekul
• Jsou menší u sférických molekul (nejmenší poměr S / V) a větší u ostatních.
![Page 64: 2013 SuprChem BD Forces - vscht.czold.vscht.cz/.../soubory/2013_SuprChem_BD_Forces.pdf · Cohesion: A Scientific History of Intermolecular Forces J. S. Rowlinson 344 pages Cambridge](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062604/5fbc3db30ad28c458d67d23a/html5/thumbnails/64.jpg)
Intermolecular interactions ... Dispersní interakce
-16.6-159.9-129.8T.t. [ °C ]
254260271S [ A2 ]
586616621ρ ρ ρ ρ [ g/L ]
9.527.736.1T.v. [ °C ]
neopentanisopentann-pentan
0
5
10
15
20
25
30
35
40
1 2 3
560
570
580
590
600
610
620
630
1 2 3
245
250
255
260
265
270
275
1 2 3 -180
-160
-140
-120
-100
-80
-60
-40
-20
0
1 2 3
• Tvar molekuly určuje možnou plochu kontaktu molekul.• Teplota varu a hustota roste s rostoucí plochou kontaktu.• Teplota tání tento trend nesleduje !!!
T.v. ρ ρ ρ ρ S
T.t.
!
![Page 65: 2013 SuprChem BD Forces - vscht.czold.vscht.cz/.../soubory/2013_SuprChem_BD_Forces.pdf · Cohesion: A Scientific History of Intermolecular Forces J. S. Rowlinson 344 pages Cambridge](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062604/5fbc3db30ad28c458d67d23a/html5/thumbnails/65.jpg)
Intermolecular interactions … Body varu
-2814636C10F22
174,1-27,9C10H22
-21104-25C8F18
125,52-57C8H18
-1682-54C7F16
98,42-90,61C7H16
-161.6 °C, 112 K-182.5 °C, 91 KCH4
+34-127.8 °C (145.4 K)-183.6 °C (89.6 K)CF4
-1257-90C6F14
69-95C6H14
-729-125C5F12
36.1 (308)-129.8 (143)C5H12
-1-1,7 °C (271 K)C4F10
-0,5 (272,6 K)−138.4 °C (135.4 K)butan
+7-36.7 °C (236.45 K)-183 °C (90.15 K)C3F8
−42.09 °C (231.1 K)−187.6 °C (85.5 K)C3H8
+11-78,2-100,6bpC2F6
-89 (184 K)-181,8 (89,34)mp C2H6
-300
-250
-200
-150
-100
-50
0
50
100
150
200
250
0 100 200 300 400 500 600
Vodík
Vzácné plyny
He, Ne, Ar, Kr, Xe
Perfluorované uhlovodíky
CF4 - C8F18 a C10F22
Uhlovodíky
CH4 - C8H18 a C10H22
Halogeny
∆∆∆∆ = 0,30
∆∆∆∆ = 1,43
Elektronegativita
ATOM HODNOTA
H 2,20
C 2,55
F 3,98
![Page 66: 2013 SuprChem BD Forces - vscht.czold.vscht.cz/.../soubory/2013_SuprChem_BD_Forces.pdf · Cohesion: A Scientific History of Intermolecular Forces J. S. Rowlinson 344 pages Cambridge](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062604/5fbc3db30ad28c458d67d23a/html5/thumbnails/66.jpg)
Intermolecular interactions
1,01334,85 (61,7)8,50CHCl3
1,81195,0 (-78,2)3,84CH3F
1,71337,8 (64,7)3,0CH3OH
0353,25 (80,1)25,1C6H6
0349,85 (76,7)10,5CCl4
1,10212,82 (-60,3)3,64H2S
1,85373,15 (0)1,48H2O
0119,9 (-153,25)2,46Kr
087,3 (-185,9)1,62Ar
027,3 (-245,9)0,93Ne
04,2 (-269,0)0,20He
Dipólový moment
[D]
Teplota varu
[K (°C)]
Polarizovatelnost
[A3]Látka
![Page 67: 2013 SuprChem BD Forces - vscht.czold.vscht.cz/.../soubory/2013_SuprChem_BD_Forces.pdf · Cohesion: A Scientific History of Intermolecular Forces J. S. Rowlinson 344 pages Cambridge](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062604/5fbc3db30ad28c458d67d23a/html5/thumbnails/67.jpg)
Intermolecular interactions
pouzedisperzní
~ 0
0,593
-159,6
-11,7
58,12
Isobutan
C4H10
pouzedisperzní
~ 0
0,600
-138,4
- 0,5
58,12
Butan
C4H10
zejménadipól-dipól
1,94 D
0,893
-97
+ 49,5
58,08
Oxetan
C3H6O
zejména
vodíkovávazba
zejménadipól-dipól
Síly / interakce
1,63 D2,91 DDip. moment
0,8540,793hustota g/mL
-129-94,9T.t. °C
+ 97+ 56,5T.v. °C
58,0858,08Mr g/mol
Allylalkohol
C3H6O
Aceton
C3H6OSloučenina
CH3
CH3
O
CH3
CH3O
OH
CH3
CH3 CH3
![Page 68: 2013 SuprChem BD Forces - vscht.czold.vscht.cz/.../soubory/2013_SuprChem_BD_Forces.pdf · Cohesion: A Scientific History of Intermolecular Forces J. S. Rowlinson 344 pages Cambridge](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062604/5fbc3db30ad28c458d67d23a/html5/thumbnails/68.jpg)
nepolární – nepolární(London dispersion energy)
dipól – nepolární (volně rotující dipól)(Debye energy)
dipól – nepolární (fixovaný dipól)
náboj – nepolární
dipól – dipól (volně rotující dipóly)(Keesom energy)
dipól – dipól (fixované dipóly)
náboj – dipól (volně rotující dipól)
náboj – dipól (fixovaný dipól)
náboj – náboj(Coulomb energy)
( ) 420
2 1
42 r
Qu ⋅
⋅⋅⋅⋅⋅−=
εεπα
20
1 14
cosr
uQu ⋅
⋅⋅⋅⋅⋅−=
εεπθ
( ) 420
22 1
46 rkT
uQu ⋅
⋅⋅⋅⋅⋅−=
εεπ
( )212130
21 sinsincoscoscos21
4θθθθθ
εεπ⋅⋅−⋅⋅⋅⋅
⋅⋅⋅⋅−=
r
uuu
( ) 60
22
21 1
43 rkT
uuu ⋅
⋅⋅⋅⋅⋅−=
εεπ
( )( ) 62
0
22 1
42
cos31r
uu ⋅
⋅⋅⋅⋅⋅+⋅⋅−=
εεπθα
( ) 620
2 1
4 r
uu ⋅
⋅⋅⋅⋅−=
εεπα
r
QQu
14 0
21 ⋅⋅⋅⋅
⋅=εεπ
( ) 21
212
0
02016 42
31II
II
ru
+⋅⋅
⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅−=
εεπαα
![Page 69: 2013 SuprChem BD Forces - vscht.czold.vscht.cz/.../soubory/2013_SuprChem_BD_Forces.pdf · Cohesion: A Scientific History of Intermolecular Forces J. S. Rowlinson 344 pages Cambridge](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062604/5fbc3db30ad28c458d67d23a/html5/thumbnails/69.jpg)
Intermolecular Interactions: Physical Picture, Computational Methods and Model PotentialsIlya G. Kaplan
380 pages, Wiley, 1st editionMay 26, 2006ISBN-10: 0470863323, ISBN-13: 978-0470863329
Intermolecular and Surface ForcesJacob N. Israelachvili
710 pages, Academic Press, 3rd editionNovember 15, 2010ISBN-10: 0123751829, ISBN-10: 0123751829
![Page 70: 2013 SuprChem BD Forces - vscht.czold.vscht.cz/.../soubory/2013_SuprChem_BD_Forces.pdf · Cohesion: A Scientific History of Intermolecular Forces J. S. Rowlinson 344 pages Cambridge](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062604/5fbc3db30ad28c458d67d23a/html5/thumbnails/70.jpg)
Intermolecular InteractionsWerner Gans, Jan C.A. Boeyens
166 pages, Springer; 1st editionOctober 31, 1998ISBN-10: 0306459221, ISBN-13: 978-0306459221
The Theory of Intermolecular ForcesA. J. Stone
280 pages, Oxford University Press, USADecember 4, 1997ISBN-10: 019855883X, ISBN-13: 978-0198558835
![Page 71: 2013 SuprChem BD Forces - vscht.czold.vscht.cz/.../soubory/2013_SuprChem_BD_Forces.pdf · Cohesion: A Scientific History of Intermolecular Forces J. S. Rowlinson 344 pages Cambridge](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062604/5fbc3db30ad28c458d67d23a/html5/thumbnails/71.jpg)
The Importance of Pi-Interactions in CrystalEngineering: Frontiers in Crystal EngineeringEdward R. T. Tiekink, Julio Zukerman-Schpector
392 pages, Wiley, 2nd
April 17, 2012ISBN-10: 0470688270, ISBN-13: 978-0470688274
Specific Intermolecular Interactions ofOrganic CompoundsAlexei K. Baev
452 pages, Springer, 2012 editionJanuary 11, 2012ISBN-10: 3642216218, ISBN-13: 978-3642216213
![Page 72: 2013 SuprChem BD Forces - vscht.czold.vscht.cz/.../soubory/2013_SuprChem_BD_Forces.pdf · Cohesion: A Scientific History of Intermolecular Forces J. S. Rowlinson 344 pages Cambridge](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062604/5fbc3db30ad28c458d67d23a/html5/thumbnails/72.jpg)
Mosaic image of King Solomon’s knot. DNA based catetane
Mechanická vazba (Mechanical bond)