Repetition F6
•  Tillståndsvariabler: P, V, T, n
•  Ideal gas
–  ingen växelverkan
–  allmänna gaslagen: PV = nRT
–  Daltons lag: P = PA + PB + …
•  Kinetisk gasteori
–  trycket följer av kollisioner från gaspartiklar i ständig
rörelse
–  medelhastighet och temperatur är kopplade
Lunds universitet / Naturvetenskapliga fakulteten / Kemiska institutionen / KEMA00
Repetition F6 forts.
•  Reell gas
–  intermolekylär växelverkan
–  avviker från allmänna gaslagen
Lunds universitet / Naturvetenskapliga fakulteten / Kemiska institutionen / KEMA00
F7 – Intermolekylär växelverkan /
kondenserade faser
Hur kan vi se effekterna av intermolekylär
växelverkan?
•  Reella gaser avviker från allmänna gaslagen
•  Kondenserade faser existerar
–  Vätskor – kan flyta ut, men hålls samman och
bildar en yta mot omgivningen
–  Fasta ämnen – kräver mekanisk påverkan för
att ändra form
Lunds universitet / Naturvetenskapliga fakulteten / Kemiska institutionen / KEMA00
Intermolekylär växelverkan
•  Repulsion
–  Överlapp mellan
elektronmoln
–  Kort räckvidd
•  Attraktion
–  Elektrostatiska krafter
–  Dispersionskrafter
–  Vätebindning
–  Längre räckvidd
Lunds universitet / Naturvetenskapliga fakulteten / Kemiska institutionen / KEMA00
Elektrostatisk vxv – jon-jon vxv
•  Coulombpotential
q1q2
EP =
4 πε 0 r
q1
q2
–  EP = potentiell energi
r
–  q1, q2 = jonladdning
€
–  r = avståndet
–  ε0 = permittiviteten hos vakuum (elektriska konstanten)
–  attraktion om q1, q2 har olika tecken, annars repulsion
•  Större laddning eller kortare avstånd ger starkare
växelverkan
Lunds universitet / Naturvetenskapliga fakulteten / Kemiska institutionen / KEMA00
Elektrostatisk vxv – jon-dipol vxv
•  En dipol är två lika stora laddningar δ med motsatt
tecken (nettoladdningen=0) på ett (litet) fixt avstånd a,
vilket ger ett dipolmoment, µ = δ a
•  Polära molekyler har dipolmoment
•  a försumbart jämfört med r
q1µ2
EP ∝ − 2
r
•  attraktion vid gynnsam orientering
€
Lunds universitet / Naturvetenskapliga fakulteten / Kemiska institutionen / KEMA00
a
Jon-dipol vxv – ett exempel
•  Hydratisering av joner
•  Vatten vänder syre-sidan (negativ laddning) mot
katjoner (positiv laddning)
•  Vatten vänder väte-sidan (positiv laddning) mot
anjoner (negativ laddning)
Lunds universitet / Naturvetenskapliga fakulteten / Kemiska institutionen / KEMA00
Elektrostatisk vxv – dipol-dipol vxv
µ1µ2
EP ∝ − 3
r
€
•  attraktion vid gynnsam
orientering
Lunds universitet / Naturvetenskapliga fakulteten / Kemiska institutionen / KEMA00
Roterande dipoler
€
•  Växelverkan medelvärdad över
alla orienteringar
µ12 µ22
EP ∝ − 6
r
•  Orienteringar med låg energi
har högre vikt vid
medelvärdningen – den
effektiva växelverkan är attraktiv
•  Nettoeffekt i gaser och vätskor,
där molekylerna roterar i ständig
rörelse
Lunds universitet / Naturvetenskapliga fakulteten / Kemiska institutionen / KEMA00
Dipol-inducerad dipol
•  En tillfällig dipol kan skapas
genom att atomers/molekylers
elektronmoln förskjuts relativt
kärnladdningen
€
µ12α 2
EP ∝ − 6
r
•  Alltid attraktion
•  Polariserbarheten, α, mäter
elektronmolnets ”flexibilitet”
•  Större molekyler (diffusare
elektronmoln) har i allmänhet större α
Lunds universitet / Naturvetenskapliga fakulteten / Kemiska institutionen / KEMA00
Dispersion / Londonväxelverkan
€
•  Elektronmolnen är i ständig rörelse
•  Tillfälliga dipoler
korrelerar med varandra
•  Medelvärdning ger
nettoattraktion
α1α 2
EP ∝ − 6
r
•  Londonväxelverkan finns mellan alla atomer/
molekyler och är den enda växelverkan mellan
opolära molekyler (och ensamma atomer)
Lunds universitet / Naturvetenskapliga fakulteten / Kemiska institutionen / KEMA00
Van der Waals-växelverkan
•  Sammanfattande benämning på växelverkan med
€
1
EP ∝ − 6
r
•  Roterande dipoler
•  Dipol-inducerad dipol
•  London
Lunds universitet / Naturvetenskapliga fakulteten / Kemiska institutionen / KEMA00
Avståndsberoende
• 
• 
• 
• 
1/r: jon-jon (långväga)
1/r2: jon-dipol
1/r3: dipol-dipol
1/r6: van der Waals (kortväga)
–  roterande dipoler
–  dipol-inducerad dipol
–  London
Obs! Markeringarna anger endast
avståndsberoende, funktionerna är -1/r, -1/r2 etc
Lunds universitet / Naturvetenskapliga fakulteten / Kemiska institutionen / KEMA00
Vätebindning
•  Växelverkan mellan
–  H kovalent bundet till N, O eller F (donator)
–  N, O eller F (acceptor) med fritt elektronpar
•  Typexempel: H2O
Lunds universitet / Naturvetenskapliga fakulteten / Kemiska institutionen / KEMA00
Kokpunkt
•  Kokpunkten ökar med ökande molekylstorlek pga
ökande London-växelverkan (dispersion)
•  Ämnen som kan bilda vätebindningar har extra hög
kokpunkt
Lunds universitet / Naturvetenskapliga fakulteten / Kemiska institutionen / KEMA00
Växelverkans styrka
•  Rörelseenergin på grund av kopplingen mellan
hastighetsfördelning och temperatur (värmerörelse), är i
storleksordningen RT ≈ 2,5 kJ mol-1 vid 300 K
•  ”Stark” eller ”svag” växelverkan avgörs genom
jämförelse med RT
Lunds universitet / Naturvetenskapliga fakulteten / Kemiska institutionen / KEMA00
Övning
Vilka typer av växelverkan verkar mellan molekylerna i
följande vätskor?
1.  Brom, Br2
2.  Vatten, H2O
3.  Dietyleter, CH3CH2OCH2CH3
4.  Etanol, CH3CH2OH
5.  Aceton, CH3COCH3
6.  Oktan, CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH3
7.  Triklormetan, CHCl3
Lunds universitet / Naturvetenskapliga fakulteten / Kemiska institutionen / KEMA00
Svar
Vilka typer av växelverkan verkar mellan molekylerna i
följande vätskor?
1.  Brom, Br2 – dispersion
2.  Vatten, H2O – dispersion, dipol, vätebindning
3.  Dietyleter, CH3CH2OCH2CH3 – dispersion
4.  Etanol, CH3CH2OH – dispersion, dipol, vätebindning
5.  Aceton, CH3COCH3 – dispersion, dipol
6.  Oktan, CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH3 – dispersion
7.  Triklormetan, CHCl3 – dispersion, dipol
Lunds universitet / Naturvetenskapliga fakulteten / Kemiska institutionen / KEMA00
Vätskor
•  Molekyler hålls samman av intermolekylär växelverkan,
men kan röra sig förbi varandra
•  Kortväga uppordning (korrelering) av molekyler
–  avstånd
repulsion
dispersion
–  orientering
dipolväxelverkan
vätebindningar
•  Långväga oordning
Lunds universitet / Naturvetenskapliga fakulteten / Kemiska institutionen / KEMA00
Viskositet
•  Trögflytande = hög viskositet
•  Växelverkan hindrar molekylernas passage förbi
varandra
•  Långa molekyler kan trassla in sig i varandra
Lunds universitet / Naturvetenskapliga fakulteten / Kemiska institutionen / KEMA00
Ytspänning
•  Uppstår från nettoattraktion in i
vätskan
•  Stark växelverkan som i vatten
(vätebindningar) och kvicksilver
(metallbindning) ger hög
ytspänning
•  Beskriver ett motstånd mot att
öka vätskeytan
•  Sfäriska droppar ger den
minsta möjliga ytan
Lunds universitet / Naturvetenskapliga fakulteten / Kemiska institutionen / KEMA00
Fasta ämnen – strukturell indelning
•  Amorft – vätskelik
ordning (”frusen” i
tiden)
•  Kristallint – långväga
ordning
Lunds universitet / Naturvetenskapliga fakulteten / Kemiska institutionen / KEMA00
Fasta ämnen – indelning efter vxv
•  Molekylära ämnen – enskilda molekyler sammanhållna
av intermolekylär växelverkan (t.ex. is, socker)
•  Nätverk – atomer kovalent sammanlänkade genom
hela materialet (t.ex. diamant, silikater)
•  Metaller – katjoner sammanhållna av ett hav av
elektroner
•  Salter – katjoner och anjoner elektrostatiskt
sammanbundna
Lunds universitet / Naturvetenskapliga fakulteten / Kemiska institutionen / KEMA00
Flytande kristaller
•  Ordning map på riktning, men ej position
Nematisk fas
Smektisk fas
Kolesterisk fas
Lunds universitet / Naturvetenskapliga fakulteten / Kemiska institutionen / KEMA00