Молекула - наименьшая устойчивая электрически нейтральная частица вещества:
- сохраняющая его основные химические свойства;
- состоящая из атомов одинаковых или различных химических элементов;
- содержащая равное количество электрически заряженных частиц противоположного знака.
Ионная связь— прочная химическая связь, возникающая в результате электростатистического притяжения катионов и анионов - образующаяся между атомами с большой разностью (>1,7 по шкале Полинга) электроотрицательностей, при которой общая электронная пара переходит преимущественно к атому с большей электроотрицательностью.
Ковалентная связь — химическая связь, образованная перекрытием пары валентных электронных облаков. Обеспечивающие связь электронные облака (электроны) называются общей электронной парой.
Энергия молекул.
Количество независимых переменных, которыми определяется состояние системы, называют числом степеней свободы. Для полной характеристики энергетического состояния движения материальной точки в момент времени t требуется задать три компоненты скорости для того, чтобы определить кинетическую энергию и три координаты, чтобы определить потенциальную энергию, получается всего необходимо шесть переменных. В случае динамического рассмотрения движения материальной точки эти переменные являются зависимыми. Статистическая система, которая состоит из n точек, имеет 6n степеней свободы. Из них 3n степеней свободы -- носители кинетической энергии и 3n -- носители потенциальной энергии, если система находится в поле внешних сил или частицы взаимодействуют между собой.
Степени свободы.
Степени свободы делят на: поступательные, вращательные и колебательные. Три степени свободы материальной точки - поступательные. Система из n материальных точек, между которыми нет жестких связей имеет 3 n степени свободы. Каждая жесткая связь уменьшает число степеней свободы на единицу. Рассмотрим молекулу, состоящую из двух атомов, если считать, что между атомами существует одна жесткая связь, то такая молекула имеет пять степеней свободы, три поступательные и две вращательные. Если связь квазиупругая, то степеней свободы будет шесть, причем из них три поступательные, две вращательные и одна колебательная. Трехатомной нелинейной молекуле с жесткой связью между атомами нужно приписать шесть степеней свободы - три поступательные, три вращательные. Поступательные степен свободы не имеют преимуществ друг перед другом.
Средняя энергия молекулы.
Согласно закону равномерного распределения энергии по степеням свободы на каждую степень свободы в среднем приходится одинаковая кинетическая энергия равная 〈εi〉=2kT. В таком случае можно сказать, что средняя энергия молекулы 〈ε〉 равна:
〈ε〉=(i/2)kT(1)
, где i=mpost+mvr+2mkol- сумма числа поступательных, вращательных и удвоенного количества колебательных степеней свободы, k - постоянная Больцмана, T- термодинамическая температура. Возникновение коэффициента 2 при подсчёте энергии колебаний объясняется просто: При колебаниях частица имеет как кинетическую, так и потенциальную энергии. Если колебания гармонические, то эти энергии в среднем равны друг другу. Соответственно, 〈εkol〉=kT. Закон равномерного распределения энергии по степеням свободы является приближенным, так как получен на основе классической механики и нарушается, если существенными становятся квантовые эффекты. Необходимо отметить, что поступательно могут двигаться только молекулы газов. Из (1) следует, что одноатомные молекулы имеют среднюю кинетическую энергию:
〈ε0〉=(3/2)kT(2).
Полную энергию i частицы можно представить:
