吸,产生了一种使得原本处于杂乱无章的极性分子作定向排列的作用,称之为取向。Р我们来看,对于由两种电负性不相等的原子组成的分子,如NH3,由于N原子的电负性比H原子大,因此在它们间形成的化学键上电子常偏向于N原子,即在N原子周围常存在有较多的电子,因而带负电;而H原子因缺少电子而带正电。因此这种分子总存在有一个大小一定的电偶极矩,通常我们把这种具有一定电偶极矩的分子称为极性分子。极性分子之间的这种电偶极矩我们叫永久偶极矩。两个极性分子之间的电偶极矩会有静电相互作用,我们把这种相互作用称之为取向力。其性质和大小与电偶极矩的相对取向有关,当电偶极矩的取向完全一致时,电偶极矩的相互作用势能,也即分子间的吸引能为最低(绝对值最大)。但是在有限的温度下,分子的热运动常会扰动它们的取向,使相互作用能的绝对值变小,所以由取向力引起的分子间的吸引能与温度有关[8]。Р2.2 取向作用势的计算Р当两分子的偶极矩取向一致,即与的取向一致时,两者的相互作用势能为极小,如图2.1所示。Р+ -Р+ -Р图2.1两个取向一致的偶极矩间的相互作用Р根据公式带电粒子的势能为Р (式2.1)Р由图2.1得Р (式2.2)Р其中q是偶极子中原子的电荷量,r是两偶极子的距离,为偶极子中正负电荷间的距离。因为甚小于r,所以简化成Р (式2.3)Р其中分别为两偶极子的偶极矩。可见极性分子间的作用势是与成反比。对于全同的极性分子,有Р (式2.4)Р其中。Р当两分子的偶极矩取向不一致时,如图2.2所示,设两分子的永久偶极矩分别为、,则在所产生的电场的作用下所具有的势能为,为与之间夹角。所产生的电势为,而Р (式2.5)Р图2.2 两个偶极矩之间的相互作用Р由于热运动的影响,与的方向是随机的,其相互作用应取平均值。假设其相互作用较弱,方向的改变互不影响,故与可以分别求平均值。依玻尔兹曼分布定律[9],当温度较高时,,则
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