Виды межмолекулярных взаимодействий на границе раздела фаз

Основой адгезионных взаимодействий являются межмолекулярные связи между адгезивом и субстратом, начиная от самых слабых - дисперсионных (физических) до сильных - химических (ионных, ковалентных, координационных).

Виды связей дифференцируют условно на первичные и вторичные (табл. 2.1).

Таблица 2.1

Виды связи и уровень их энергии_

Физические взаимодействия составляют кулоновские, ван-дер- ваальсовые силы и силы водородного взаимодействия. Промежуточное состояние между физическими и химическими взаимодействиями занимают комплексные соединения, в которых реализуются донорноакцепторные и водородные взаимодействия.

Ван-дер-ваальсовые силы - одна из разновидностей сил притяжения, действующих между атомами и молекулами. Важность этих сил следует из двух уникальных их свойств. Во-первых, эти силы универсальны. Такой механизм притяжения действует между всеми атомами и молекулами. Он ответствен за такие явления, как сцепление атомов инертных газов в твердом и жидком состояниях и физическая адсорбция молекул на поверхности твердых тел, когда отсутствуют химические связи. Во-вторых, эти силы сохраняют значительную величину при сравнительно больших расстояниях между молекулами и отличаются аддитивностью для большого числа молекул. Ван-дер- ваальсовые силы влияют на различные свойства газов. Кроме того, они приводят к возникновению притяжения между двумя твердыми объектами, разделенными малым зазором, что существенно для сцепления и устойчивости коллоидов. Если молекулы находятся на некотором расстоянии друг от друга, теоретические выражения для этих сил особенно просты и к настоящему времени подтверждены экспериментально как для изолированных молекул, так и для двух твердых объектов, разделенных малым зазором.

Межмолекулярные физические взаимодействие - взаимодействие молекул между собой, не приводящее к разрыву или образованию новых химических связей. В их основе, как и в основе химической связи, лежат электрические взаимодействия [6]. Ван-дер-ваальсовы силы заметно уступают химическому связыванию. Силы Ван-дер-Ваальса включают все виды межмолекулярного притяжения и отталкивания. Они получили название в честь Я.Д. Ван-дер-Ваальса, который первым принял во внимание межмолекулярные взаимодействия для объяснения свойств реальных газов и жидкостей. Эти силы определяют отличие реальных газов от идеальных, существование жидкостей и молекулярных кристаллов. От них зависят многие структурные, спектральные и другие свойства веществ.

Основу ван-дер-ваальсовых сил составляют кулоновские силы взаимодействия между электронами и ядрами одной молекулы, ядрами и электронами другой. На определенном расстоянии между молекулами силы притяжения и отталкивания уравновешивают друг друга, и образуется устойчивая система.

Полярные молекулы, в которых центры тяжести положительного и отрицательного зарядов не совпадают, например НС1, Н₂0, NH₃, ориентируются таким образом, чтобы рядом находились концы с противоположными зарядами. Между ними возникает притяжение.

Различают ориентационные, индукционные и дисперсионные силы. Ориентационные и индукционные силы возникают при взаимодействии полярных молекул. Дисперсионные силы обусловлены возникновением мгновенных дипольных моментов, вызванных флуктуацией электронной плотности.