Теория строения вещества. Межмолекулярные взаимодействия. Водородная связь. Специфические взаимодействия

Межмолекулярные взаимодействия
Это взаимодействия между валентно-насыщенными атомами
Более широкое понятие – невалентные взаимодействия (внутримолекулярные, межмолекулярные, между атомами в немолекулярных объектах)
Самые слабые межатомные взаимодействия

Роль межмолекулярных взаимодействий
Переходы между агрегатными состояниями
Физические свойства, связанные с энергией взаимодействия (теплота и температура фазового перехода, механические свойства)
Электропроводность (протонная проводимость) и теплопроводность
Плотность
Адсорбция и абсорбция
Биологическая активность

Виды межмолекулярных взаимодействий
Специфические – обладают свойством направленности и зависят от наличия и расположения определенных типов атомов
Неспецифические – ненаправлены и существуют между любыми атомами

Специфические взаимодействия
Водородные связи
Галогенные связи
Стэкинг-взаимодействия
Слабые донорно-акцепторные взаимодействия

Водородные связи
A, B = F, Cl, O, N
Связь A-H удлиняется
Контакт B…H укорачивается

Водородные связи
Геометрия водородных связей

Водородные связи

Водородные связи
Внутримолекулярные
Межмолекулярные
2-нитрофенол
4-нитрофенол
Тпл = 45°С
Тпл = 114°С

Галогенные связи
A⎯Hal … B
В чем отличие от водородной связи?
Наличие «σ-дырки» – области положительного заряда на атоме галогена
1-бром-4-хлорбензол хлорбензол фторбензол

Галогенные связи
A⎯Hal … B
В чем отличие от водородной связи?
Энергия связи 2-20 ккал/моль

Другие специфические взаимодействия
A⎯X … B
X = S, Se, Te – халькогенные связи
X = P, As, Sb – пниктогенные связи
X = Si, Ge, Sn – тетрельные связи

Стэкинг-взаимодействия
π-π-стэкинг
E = Eдисп. + Eэлектрост.

Слабые донорно-акцепторные взаимодействия
Причины:
Эффект Яна-Теллера
Ненасыщенность координационной сферы металла

Ван-дер-ваальсовы взаимодействия
Ориентационные
Индукционные
Дисперсионные

Супрамолекулярная химия
1978 г. – Ж.-М. Лен
Раздел химии, изучающий комплексы молекул, связанных межмолекулярными связями (супрамолекулярные ансамбли)
Кавитанды
Ротаксаны
Клатраты