Ван-дер-Ваальсовы молекулы. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Ван-дер-Ваальсовы молекулы - связанное состояние небольшого числа атомов и молекул, возникающее за счёт слабого дальнодействующего, напр. ван-дер-ваальсовского, взаимодействия (системы, включающие большое число таких частиц, наз. кластерами). Обменное взаимодействие, обеспечивающее прочную связь в хим. соединениях, в В. м. отвечает отталкиванию. Поэтому слабая связь, объединяющая частицы в Ван-дер-Ваальсовы молекулы (рис.), образуется при относительно больших расстояниях между ними, когда дальнодействующее взаимодействие ещё превышает обменное. Входящие в состав В. м. компоненты сохраняют свою индивидуальность.

В В. м. атомы (молекулы) могут удерживаться не только за счёт ван-дер-ваальсовского взаимодействия, т. е. взаимодействия двух наведённых диполей. В зависимости от типа молекулы связь может определяться и др. типами дальнодействующих взаимодействий: диполь - наведённый диполь, диполь - квадруполь и т. д. Возможно также ион-ионное взаимодействие, отвечающее слабому перетеканию электрона от одной компоненты Ван-дер-Ваальсовой молекулы к другой.

Энергия диссоциации В. м. значительно ниже энергии диссоциации обычных молекул, поэтому В. м. легко разрушаются и при нормальных условиях их содержание в газе относительно мало. В. м. эффективно образуются при низких темп-pax, напр. при истечении газа в вакуум из сопла (наиб. распространённый способ получения В. м.).

Для регистрации В. м. используют спектральные методы. Частоты линий поглощения свободной молекулы и такой же молекулы, входящей в состав Ван-дер-Ваальсовой молекулы, несколько сдвинуты относительно друг друга. По интенсивности поглощения на этих близких частотах определяется относит. плотность В. м. Др. способ их регистрации - масс-спектрометрический: исследуемый газ частично ионизуется монохроматич. слабым пучком электронов и затем производится масс-спектрометрич. анализ образующихся ионов. Если известны относит. вероятности образования простого и кластерного ионов при ионизации В. м. электронным ударом, то можно установить содержание в газе В. м. Аналогичный метод связан с ионизацией газа монохроматич. УФ-излучением.

Для исследования В. м. применяют метод электрич. резонансной спектроскопии молекулярного пучка. Газ выпускается из сопла в резонатор с высоким разрешением. По резонансным частотам резонатора в радиочастотной и СВЧ-области спектра восстанавливают частоты вращат. переходов В. м. Анализ этого спектра даёт информацию о геометрии и параметрах В. м. Потенциал ионизации В. м. обычно ниже потенциала ионизации входящих в неё фрагментов. Разность между этими величинами близка к энергии диссоциации кластерного иона, образующегося при фотоионизации В. м. Один из способов разрушения В. м.- возбуждение колебат. уровней энергии фрагмента: В. м. распадается, если энергия колебат. возбуждения фрагмента превышает энергию её диссоциации.

Присутствие В. м. отражается на характере разл. процессов в газе и плазме, напр. приводит к ускорению процесса прилипания медленных электронов к молекулам кислорода. Обычно этот процесс идёт как тройное столкновение:

а при низких темп-pax определяющим становится процесс с участием В. м.:

Литература по Ван-дер-Ваальсовым молекулам

Знаете ли Вы, как разрешается парадокс Ольберса?
(Фотометрический парадокс, парадокс Ольберса - это один из парадоксов космологии, заключающийся в том, что во Вселенной, равномерно заполненной звёздами, яркость неба (в том числе ночного) должна быть примерно равна яркости солнечного диска. Это должно иметь место потому, что по любому направлению неба луч зрения рано или поздно упрется в поверхность звезды.
Иными словами парадос Ольберса заключается в том, что если Вселенная бесконечна, то черного неба мы не увидим, так как излучение дальних звезд будет суммироваться с излучением ближних, и небо должно иметь среднюю температуру фотосфер звезд. При поглощении света межзвездным веществом, оно будет разогреваться до температуры звездных фотосфер и излучать также ярко, как звезды. Однако в дело вступает явление "усталости света", открытое Эдвином Хабблом, который показал, что чем дальше от нас расположена галактика, тем больше становится красным свет ее излучения, то есть фотоны как бы "устают", отдают свою энергию межзвездной среде. На очень больших расстояниях галактики видны только в радиодиапазоне, так как их свет вовсе потерял энергию идя через бескрайние просторы Вселенной. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.