Cohesion: A Scientific History of Intermolecular Forces

Transkript

1 MEZIMOLEKULÁRNÍ INTERAKCE VAZBY INTERAKCE

2 Cohesion: A Scientific History of Intermolecular Forces J. S. Rowlinson 344 pages Cambridge University Press June 30, 2005 ISBN-10: ISBN-13:

3 INTRAmolekulární interakce = interakce atomů v molekule = VAZBY ( kovalentní vazby ) INTERmolekulární interakce = interakce mezi molekulami = INTERAKCE ( nekovalentní interakce )

4 Molecule An electrically neutral entity consisting of more than one atom ( n > 1 ). Rigorously, a molecule, in which ( n > 1 ) must correspond to a depression on the potential energy surface that is deep enough to confine at least one vibrational state. Molecular entity Any constitutionally or isotopically distinct atom, molecule, ion, ion pair, radical, radical ion, complex, conformer etc., identifiable as a separately distinguishable entity. PAC, 1994, 66, 1077 IUPAC Recommendations 1994

5 Molekula je definována jako skupina atomů, které jsou v definovaném uspořádání drženy velmi silnými chemickými vazbami. Molekuly jsou elektricky neutrální, ale často se mezi ně počítají i polyatomické ionty. My budeme považovat za molekulu i nevázaný atom (např. helium). Atomy či molekuly, které jsou spojeny nekovalentními interakcemi nejsou považovány za molekulu, ale za komplex (obvykle). Mnoho sloučenin však nemá identifikovatelnou molekulu, např. kovy, iontové sloučeniny soli, kovalentní krystaly např. diamant, graften (2D architektura).

6 Elektronegativity - Pauling / Allred-Rochow Ra At 2,20 1,90 Po 2,00 1,76 Bi 2,02 1,67 Pb 2,33 1,55 Tl 2,04 1,44 Hg 2,00 1,44 Au 2,54 1,42 Pt 2,28 1,44 Ir 2,20 1,55 Os 2,20 1,52 Re 1,90 1,46 W 2,36 1,40 Ta 1,50 1,33 Hf 1,30 1,23 La 1,10 1,08 Ba 0,89 0,97 Cs 0,79 0,86 Xe I 2,66 2,21 Te 2,10 2,01 Sb 2,05 1,82 Sn 1,96 1,72 In 1,78 1,49 Cd 1,69 1,46 Ag 1,93 1,42 Pd 2,20 1,35 Rh 2,28 1,45 Ru 2,20 1,42 Te 1,90 1,36 Mo 2,16 1,30 Nb 1,60 1,23 Zr 1,33 1,22 Y 1,22 1,11 Sr 0,95 0,99 Rb 0,82 0,89 Kr Br 2,96 2,74 Se 2,55 2,48 As 2,18 2,20 Ge 2,01 2,02 Ga 1,81 1,82 Zn 1,65 1,66 Cu 2,00 1,75 Ni 1,91 1,75 Co 1,88 1,70 Fe 1,83 1,64 Mn 1,55 1,60 Cr 1,66 1,56 V 1,63 1,45 Ti 1,54 1,32 Sc 1,36 1,20 Ca 1,00 1,04 K 0,82 0,91 Ar Cl 3,16 2,83 S 2,58 2,44 P 2,19 2,06 Si 1,90 1,74 Al 1,61 1,47 Mg 1,31 1,23 Na 0,93 1,01 Ne F 3,98 4,10 O 3,44 3,50 N 3,04 3,07 C 2,55 2,50 B 2,04 2,01 Be 1,57 1,47 Li 0,98 0,97 He H 2,20 2,20

7 Intramolekulární vazby versus intermolekulární interakce Dle elektonegativity interagujících atomů: malá malá kovová vazba, totální delokalizace/sdílení vazebných elektronů, kovy a slitiny střední maláči velká polární kovalentní vazba, organické molekuly střední střední nepolární kovalentní vazba ( pravá ), organické molekuly velká velká kovalentní vazba charge-shift bond velká malá iontová vazba, totální nesdílení vazebných elektronů, soli

8 Jako energie vazby se uvádí disociační energie vazby (kladné znaménko) Vazba Délka [nm] Energie [kj/mol] Vazba Délka [nm] Energie [kj/mol] Vodík Dusík H H 0, N H 0, H O 0, N N 0, H F 0, N N 0, H Cl 0, Kyslík Uhlík O O 0, C H 0, O=O 0, C C 0, Halogeny C=C 0, F F 0, C C 0, Cl Cl 0, C N 0, Br H 0, C O 0, Br Br 0, C F 0, I H 0, C Cl 0, I I 0,

9 Typ vazby nebo interakce Energie kj.mol -1 V A Z B Y Kovová vazba Kovalentní vazba Iontová vazba I N T R A K C E Ion dipól (např. Na + OH 2 ) Dipól dipól (např. aceton aceton) (ne I-Cl I-Cl) Ion indukovaný dipól (např. Fe 2+ O 2 ) Dipól indukovaný dipól (ne H-Cl Cl-Cl) Indukovaný dipól indukovaný dipól Dispersní interakce (např. F 2 F, He He) Vodíková vazba (např. H 2 O H 2 O) Hydrofobní (solvofobní) interakce van der Waals interakce Kation π π π , (120) < 40 0,

10 Živá versus neživá hmota Jak je vůbec možné, aby slabé mezimolekulární interakce vládly světu? G u l l i v e r e f f e c t Když velký objekt podlehne útoku mnoha malých útočníků.

11 Jonathan Swift ( ) Anglo-Irish satirist, essayist, political pamphleteer, poet and cleric Gulliver s travels (1726)

12 Jan Goth S V Ä T O P L U K Dokud budete svorní, nepřátelé vás nikdy nepřemohou! KRÁĽ STARÝCH SLOVÁKOV

13 M E Z I M O L E K U L Á R N Í I N T E R A K C E K čemu jsou dobré?

14 Díky mezimolekulárním interakcím... svět není ideálním plynem... E N T R O P I E K L E S Á Plyn Ochlazení nebo zvýšení tlaku Totální chaos; Mnoho volného prostoru; Částice mají kompletní volnost pohybu; Částice jsou si vzdálené; Hustota (400 C, 1 bar) = 0, g/cm 3 Kapalina Částečný chaos; Mnoho volného prostoru; Částice nebo jejich klastry mají vůči sobě volnost pohybu; Částice jsou si blízké; Hustota (25 C) = 0,9971 g/cm 3 Chlazení Ohřev nebo snížení tlaku Ohřev Pevná látka Nulový chaos - organizované uspořádání; Málo volného prostoru; Částice jsou fixovány a jsou si blízké; Hustota (0 C) = 0,9168 g/cm 3

15 ... atorvastatin calcium inhibuje HMG-CoA reduktasu a snižuje cholesterol...

16 Díky mezimolekulárním interakcím existuje život... The secret of life is molecular recognition nition; the ability of one molecule to recognize another through weak bonding interactions. Linus Carl Pauling at the 25th anniversary (1984) of the Institute of Molecular Biology at the University of Oregon

17 ... gekoni lezou po stropě, po skle...

18 ... a nejen gekoni Stickybot Lidská dlaň kg watch?v=jnbkbafszoy 4:10 7:07 8:46

19 M E Z I M O L E K U L Á R N Í I N T E R A K C E Co je jejich příčinou?

20 Základní interakce - základní fyzikální síly Základními (fundamentálními) fyzikálními sílami (interakcemi) lze popsat veškeré fyzikální fenomény; od galaktických srážek až po vazby mezi kvarky v protonu. Interakce Rel. velikost Úměrnost Dosah Silná jaderná r Elektromagnetická r -2 Slabá jaderná r -5 r Gravitace 10 0 r -2

21 Veškerá chemická struktura je výsledkem elektromagnetické síly

22 Intermolecular interactions Interakce a) dalekého dosahu (long range) b) krátkého dosahu (short range) Interakce a) směrové, isotropní (directional attraction) b) nesměrové, anisotropní (non-directional attraction)

23 Energetické příspěvky interakce mezi molekulami Příspěvek Aditivita Smysl Poznámka Velkého dosahu (long-range)... U ~ R -n Elektrostatický ano ± Silně závislá na orientaci Indukce ne - Disperse ~ ano - Vždy přítomna Resonance ne ± Pouze u degenerovaných stavů Magnetický ano ± Velmi malá Krátkého dosahu (short-range)... U ~ e -αr Exchange ne - Repulsion ne + Dominuje při velmi malých vzdálenostech Charge transfer ne - Donor-akceptor interakce Penetration ano - Při velmi malých vzdálenostech může být repulsivní Damping ~ ano + Modifikace disperse a indukce A. J. Stone: The theory of intermolecular forces, Oxford University Press, New York, 1996.

24 Intermolecular interactions Molekula A vzdálenost R Molekula B

25 M E Z I M O L E K U L Á R N Í I N T E R A K C E Jaké známe typy?

26 Intermolecular interactions Pohled chemika versus Pohled fyzika

27 Intermolecular interactions ION - ION

28 Intermolecular interactions... ion - ion Charles-Augustin de Coulomb ( ) r Q Q u = ε ε π r q q k F e = Energie = práce = síla F dráha r

29 Intermolecular interactions... ion - ion Pokud se dostanoučástice blízko sebe, může být velmi silná, dokonce silnější než kovalentní vazba. Může být přitažlivá nebo odpudivá Je to nesměrová (isotropní) interakce. Interakce velkého dosahu (~1/r) Silně závislá na dielektrické konstantě (relativní permitivitě, Fersht ~1/rε) prostředí. kj/mol LiF 1036 LiI 737 KF 821 MgF

30 Intermolecular interactions... ion - ion u = 4 Q 1 Q 2 π ε ε 0 1 r = 4 1 π ε 0 e 2 q 1 ε q r 2 = k e e 2 q 1 ε q r 2 [ J ] k e = 1 / 4πε 0 = Coulombova konstanta = 8, N.m 2.C -2 e = elementární náboj = 1, (40) C N A = Avogadrova konstanta = 6, (30) mol -1 ε 0 = permitivita vakua = 8, F.m -1 D = Debye = 3, C.m k = Boltzmanova konstanta = 1,380658(12) J.K -1 U = u N A J.mol -1 Kovalentní vazba ca. 360 kj/mol r 10 nm 1 nm 0,5 nm 0,25 nm 0,125 nm voda ε = 81,6-0,2 kj/mol 0,05 % -1,7 kj/mol 0,47 % -3,4 kj/mol 0,95 % -6,8 kj/mol 1,89 % -13,6 kj/mol 3,78 % CHCl 3 ε = 4,8-2,9 kj/mol 0,80 % -28,9 kj/mol 8,04 % -57,9 kj/mol 16,08 % -115,8 kj/mol 32,16 % -231,6 kj/mol 64,32 %

31 29,8 chloraceton 1,6-1,9 LPG 4,7 fosgen 1,9 propan 1,8 kerosin 2 cyklohexan 17,8 butanol 4,8 chloroform 2,3 benzen 2,4 xylen 7,3 anilin 2,4 toluen 81,6 voda 21,8 propylalkohol 2,1 petrolej 39,4 nitrometan 34 metanol 19 nitroglycerin 43 glycerol 35,7 nitrobenzen 24 etanol Dielektrická konstanta Látka Dielektrická konstanta Látka

32 Intermolecular interactions ion - ion 1. solné můstky ( struktura biologických ) 2. iontové kapaliny 3. iontoměniče 4. elektroforéza 5....

33 Intermolecular interactions ION - DIPÓL

34 Intermolecular interactions ion - dipól θ = 0 maximálně negativní energie Na + atraktivní interakce Výrazně slabší než ion-ion interakce Slabě směrová síla Atraktivní nebo repulsivní δ - O θ H 3 C CH 3 Na + θ = 90 nulová energie Středního dosahu (energie ~ 1/r 2 Závislá na prostředí Energie pro fixovaný dipól δ + žádná interakce Q µ cosθ 1 u = 2 4 π ε ε 0 r Na + θ = 180 maximálně positivní energie repulsní interakce Energie pro volně rotující dipól u = 2 2 Q µ 1 6 r 2 4 ( 4 π ε ε ) kt 0

35 -1,75 kj/mol (0,5 %) 1 nm -6,99 kj/mol (1,9 %) 0,5 nm -28,0 kj/mol (7,8 %) 0,25 nm Na + Na + -1,51 kj/mol (0,4 %) 1 nm -6,05 kj/mol (1,7 %) 0,5 nm -24,2 kj/mol (6,7 %) 0,25 nm Na + -1,24 kj/mol (0,3 %) 1 nm -4,94 kj/mol (1,4 %) 0,5 nm -19,8 kj/mol (5,5 %) 0,25 nm 0 30 Na + -0,87 kj/mol (0,2 %) 1 nm -3,50 kj/mol (1,0 %) 0,5 nm -14,0 kj/mol (3,9 %) 0,25 nm δ - O H 3 C CH 3 δ Na + repulse Na + 0 kj/mol -0,45 kj/mol (0,1 %) 1 nm -1,81 kj/mol (0,5 %) 0,5 nm -7,24 kj/mol (2,0 %) 0,25 nm Volně rotující dipól -0,21 kj/mol (0,06 %) 1 nm -3,29 kj/mol (0,9 %) 0,5 nm -52,6 kj/mol (14,6 %) 0,25 nm

36 Intermolecular interactions ion - dipol

37 Intermolecular interactions ion - dipól Rozpouštění solí, solvatace iontů, roztok polární látky v iontové kapalině...

38 Intermolecular interactions ion - dipól Hydratace / solvatace iontů Interakce klesá s rostoucí velikostí iontu Li(H 2 O) + 4 Na(H 2 O) + x K + Rb + Cs + slabá nulová negativní Solvatace elektronů Sodík v kapalném amoniaku Na(NH 3 ) x+ + e(nh 3 ) x - Modrý elektricky vodivý roztok ( silné redukční činidlo ) Interakce roste s rostoucím nábojem iontu Na(H 2 O) x + Mg(H 2 O) 6 2+ Al(H 2 O) 6 3+ Interakce ion-dipól Polární koordinační vazba

39 Intermolecular interactions ion - dipól

40 Intermolecular interactions ion - dipól komplexace iontů...

41 Intermolecular interactions ion - kvadrupól H H H δ- H H δ + H H H + N H R Na + Benzen Na + Závislost energie interakcí multipól multipól na vzdálenosti MONOPÓL DIPÓL KVADRUPÓL OKTOPÓL HEXADEKAPÓL MONOPÓL 1 / r 1 / r 2 1 / r 3 1 / r 4 1 / r 5

42 Intermolecular interactions ION - NEUTRÁL

43 Intermolecular interactions... Ion - neutrál Indukční interakce INDUKCE IIIII δ - e - e - δ + u = 2 Q α 1 2 r ( ) π ε 0

44 Intermolecular interactions VAN DER WAALS

45 Stavová rovnice ideálního plynu Splněna pouze za vysokých teplot a nízkých tlaků p V = n R T Odchylky u reálných plynů jsou důsledkem: a) interakcí mezi molekulami (větší stlačitelnost) K vnějšímu tlaku, který drží molekuly v daném objemu se přičte vnitřní tlak úměrný počtu molekul ~n 2 /V 2 b) vlastní objemu molekul (menší stlačitelnost) Od celkového objemu se odečte nestlačitelný objem molekul úměrný ~n van der Waalsova rovnice p n a V ( V n b) = n R T p a v + 2 ( v b) = R T

46 Intermolecular interactions... Lennard-Jones model potential V u S ( Vi LJ j) 12 σ σ, = 4ε r r 6 0 σ R m odpudivé van der Waalsovy interakce r ε σ (též R 0 ) = 2. vdw přitažlivé interakce R m = 2 1/6. σ

47 van der Waals radii Pokud je vzdálenost dvou atomů menší než H 1,20 součet jejich van der Waals poloměrů, pak v tomto místě dochází k interakci/vazbě. He 1,40 Li 1,82 Be B C 1,70 N 1,55 O 1,52 F 1,47 Ne 1,54 Na 2,27 Mg 1,73 Al Si 2,10 P 1,80 S 1,80 Cl 1,75 Ar 1,88 K 2,75 Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni 1,63 Cu 1,40 Zn 1,39 Ga 1,87 Ge As 1,85 Se 1,90 Br 1,85 Kr 2,02 Rb Sr Y Zr Nb Mo Te Ru Rh Pd 1,63 Ag 1,72 Cd 1,58 In 1,93 Sn 2,17 Sb Te 2,06 I 1,98 Xe 2,16 Cs Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt 1,72 Au 1,66 Hg 1,55 Tl 1,96 Pb 2,02 Bi Po At Ra Bondi, A. van der Waals volumes and radii. J. Phys. Chem. 1964, 68,

48 Intermolecular interactions DIPÓL - DIPÓL

49 Intermolecular interactions dipól - dipól Willem Hendrik Keesom ( ) Holandský fyzik známý pro vynalezení metody zmrazení kapalného hélia (1926). Jako první (1921) matematicky popsal dipól-dipól interakce, a proto jsou tyto známé též jako Keesom interactions či Keesom forces. Keesomovy interakce jsou přitažlivé interakce volně rotujících dipólů ~1/r 6 u = µ 2 1 µ 3 r ( ) 6 4 π ε ε k T 0 Vždy atraktivní. Naproti tomu interakce fixovaných dipólů ~1/r 3 u = µ µ 4 π 1 ( 2 cosθ cosθ cosθ sinθ θ ) 1 2 sin ε ε 0 r Může být atraktivní i repulsivní. 2

50 Intermolecular interactions dipól - dipól u = µ µ 4 π 1 ( 2 cosθ cosθ cosθ sinθ θ ) 1 2 sin ε ε 0 r 2 θ 1 θ δ - 2 δ + θ O H 3 C CH 3 H 3 C CH 3 δ + O δ - volně rotující Aceton v chloroformu -0,21 kj/mol (0,06 %) 1 nm -7, kj/mol haed-to-tail -1,69 kj/mol (0,5 %) 0,5 nm -5, kj/mol -13,5 kj/mol (3,8 %) 0,25 nm -3, kj/mol

51 Intermolecular interactions... dipól - dipól

52 Intermolecular interactions dipole - dipole Interakce dipól dipól existují mezi neutrálními polárními molekulami majícími permanentní dipól, např. SCl 2, PCl 3, CH 3 -CO-CH 3, za specifickou interakci dipól dipól lze považovat i vodíkovou vazbu. Dipól lze chápat jako dva stejně velké, ale opačné náboje separované určitou vzdáleností. Výslednou interakci pak lze chápat jako interakci těchto nábojů. Dipól-dipól interakce atraktivních nebo repulsivních v závislosti na vzájemné orientaci = jsou to směrové interakce. Mají-li dvě molekuly mají stejnou hmotnost a velikost, pak tyto síly rostou s rostoucí polaritou. Interakce jsou krátkého dosahu; fixované dipóly jsou úměrné 1/r 3, volně rotující jsou úměrné 1/r 6. Výrazně slabší než interakce ion dipól.

53 Intermolecular interactions

54 Intermolecular interactions

55 Intermolecular interactions... multipól - multipól Závislost energie interakcí multipól multipól na vzdálenosti MONOPÓL DIPÓL KVADRUPÓL OKTOPÓL HEXADEKAPÓL MONOPÓL 1 / r 1 / r 2 1 / r 3 1 / r 4 1 / r 5 DIPÓL 1 / r 2 1 / r 3 1 / r 4 1 / r 5 1 / r 6 KVADRUPÓL 1 / r 3 1 / r 4 1 / r 5 1 / r 6 1 / r 7 OKTOPÓL 1 / r 4 1 / r 5 1 / r 6 1 / r 7 1 / r 8 HEXADEKAPÓL 1 / r 5 1 / r 6 1 / r 7 1 / r 8 1 / r 9

56 Intermolecular interactions DIPÓL - NEUTRÁL

57 Intermolecular interactions... dipól indukovaný dipól (induktivní interakce) Dipól nepolární (volně rotující dipól) ( Debye energy ) Závisí na velikosti dipólového momentu a na polarizovatelnosti molekuly u = µ 2 α ( ) π ε r 0 1 dipól nepolární (fixovaný dipól) u = µ 2 α 2 ( cos ) θ ( ) π ε r 0 1

58 Intermolecular interactions... dipól indukovaný dipól (induktivní interakce) Petrus (Peter) Josephus Wilhelmus Debye ( ) 1936 Nobel - Prize motivation: "for his contributions to our knowledge of molecular structure through his investigations on dipole moments and on the diffraction of X-rays and electrons in gases"

59 Intermolecular interactions multipoles

60 Intermolecular interactions NEUTRÁL - NEUTRÁL

61 Intermolecular interactions Neutrál Neutrál Dispersní interakce Vzácné plyny lze zkapalnit = mezi jejich atomy ( molekulami ) musí být nějaké mezimolekulární interakce! Ale jaké? Molekuly vzácných plynů nemají ani dipól ani multipól! Ano. Ale pouze pokud jde o časový průměr. Ve skutečnosti nemohou být elektrony v daný okamžik všude a molekula tudíž není neutrální. Elektroneutrální Molekula (průměr v čase) δ - e - e Instantní dipól ( okamžik ) Fluktuace náboje INDUKCE δ + IIIII e - e e - e δ - δ + δ - δ + Indukovaný dipól Indukovaný dipól Instantní dipól Indukovaný dipól Instantní dipól Instantní dipól Dispersní interakce

62 Intermolecular interactions Dispersní interakce Fritz Wolfgang London ( ) Londonovy síly Dispersní interakce u 1 3 α α A B = 6 2 r 2 0 ( 4 π ε ε ) I A I B I A + I B

63 Intermolecular interactions... Dispersní interakce Nejslabší ze všech mezimolekulárních sil avšak s narůstající velikostí molekul (povrchem) značně vzrůstá; (< 5 kj/mol, < 1,4 % kovalentní). Ale je přítomna u všech molekul (atomů) universální atraktivní interakce; nabitých i neutrálních. Londonovy dispersní síly rostou s rostoucí molární hmotností (roste tím i polarizovatelnost molekuly) Závisí na tvaru molekuly rostou se zvyšující se plochou kontaktu molekul Jsou menší u sférických molekul (nejmenší poměr S / V) a větší u ostatních.

64 Intermolecular interactions Tvar molekuly... Dispersní určuje možnou interakce plochu kontaktu molekul. Teplota varu a hustota roste s rostoucí plochou kontaktu. n-pentan isopentan Teplota tání tento trend nesleduje!!! neopentan T.v. [ C ] ρ [ g/l ] S [ A 2 ] T.t. [ C ] T.v. ρ S T.t.!

65 Intermolecular interactions Body varu CH4 CH 4 - C H 18 C, a 91 CK 10 H C, 112 K CF C (89.6 K) C (145.4 K) mp C2H6-181,8 (89,34) -89 (184 K) bpc2f6-100,6 Halogeny -78, C3H C (85.5 K) C (231.1 K) C3F8-183 C (90.15 K) C ( K) butan C (135.4 K) -0,5 (272,6 K) C4F10-1,7 C (271 K) -1 0 C5H (143) 36.1 (308) C5F C6H C6F Elektronegativita -12 C7H16-90,61 98,42 ATOM -150C7F HODNOTA C8H ,52 H 2, Vzácné plyny = 0,30 C8F C 2,55 C10H22-27,9 He, Ne, Ar, Kr, 174,1 Xe = 1, C10F F-28 3, Uhlovodíky Vodík Perfluorované uhlovodíky CF 4 - C 8 F 18 a C 10 F 22

66 Intermolecular interactions Látka Polarizovatelnost [A 3 ] Teplota varu [K ( C)] Dipólový moment [D] He 0,20 4,2 (-269,0) 0 Ne 0,93 27,3 (-245,9) 0 Ar 1,62 87,3 (-185,9) 0 Kr 2,46 119,9 (-153,25) 0 H 2 O 1,48 373,15 (0) 1,85 H 2 S 3,64 212,82 (-60,3) 1,10 CCl 4 10,5 349,85 (76,7) 0 C 6 H 6 25,1 353,25 (80,1) 0 CH 3 OH 3,0 337,8 (64,7) 1,71 CH 3 F 3,84 195,0 (-78,2) 1,81 CHCl 3 8,50 334,85 (61,7) 1,01

67 Intermolecular interactions Butan Isobutan Oxetan Aceton Allylalkohol Sloučenina C 4 H 10 C 4 H 10 C 3 H 6 O C 3 H 6 O C 3 H 6 O CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 H 3 C CH 3 O C H 3 O OH Mr g/mol 58,12 58,12 58,08 58,08 58,08 T.v. C - 0,5-11,7 + 49,5 + 56, T.t. C -138,4-159, ,9-129 hustota g/ml 0,600 0,593 0,893 0,793 0,854 Dip. moment ~ 0 ~ 0 1,94 D 2,91 D 1,63 D Síly / interakce pouze disperzní pouze disperzní zejména dipól-dipól zejména dipól-dipól zejména vodíková vazba

68 náboj náboj (Coulomb energy) u = Q Q2 π ε ε r náboj dipól (fixovaný dipól) náboj dipól (volně rotující dipól) dipól dipól (fixované dipóly) dipól dipól (volně rotující dipóly) (Keesom energy) náboj nepolární dipól nepolární (fixovaný dipól) dipól nepolární (volně rotující dipól) (Debye energy) nepolární nepolární (London dispersion energy) u u u u u u u u Q = 4 θ 1 u cos 1 2 π ε ε 0 r 2 2 Q u 1 = 6 r u u = 4 π 2 4 ( 4 π ε ε ) kt 2 Q α 1 = 2 r 2 4 ( 4 π ε ε ) ( 2 cosθ cosθ cosθ sinθ θ ) 1 2 sin ε ε 0 r u2 1 u = 3 r u = = 2 6 ( 4 π ε ε ) kt α ( 1+ 3 cos θ ) 2 6 ( 4 π ε ε ) r u 2 α 6 ( 4 π ε ε ) 2 r α01 α02 = 6 r ( 4 π ε ε ) I1 + I 2 0 I 1 I 2 2

69 Intermolecular and Surface Forces Jacob N. Israelachvili 710 pages, Academic Press, 3 rd edition November 15, 2010 ISBN-10: , ISBN-10: Intermolecular Interactions: Physical Picture, Computational Methods and Model Potentials Ilya G. Kaplan 380 pages, Wiley, 1 st edition May 26, 2006 ISBN-10: , ISBN-13:

70 Intermolecular Interactions Werner Gans, Jan C.A. Boeyens 166 pages, Springer; 1 st edition October 31, 1998 ISBN-10: , ISBN-13: The Theory of Intermolecular Forces A. J. Stone 280 pages, Oxford University Press, USA December 4, 1997 ISBN-10: X, ISBN-13:

71 The Importance of Pi-Interactions in Crystal Engineering: Frontiers in Crystal Engineering Edward R. T. Tiekink, Julio Zukerman-Schpector 392 pages, Wiley, 2 nd April 17, 2012 ISBN-10: , ISBN-13: Specific Intermolecular Interactions of Organic Compounds Alexei K. Baev 452 pages, Springer, 2012 edition January 11, 2012 ISBN-10: , ISBN-13:

72 Mechanická vazba (Mechanical bond) Mosaic image of King Solomon s knot. DNA based catetane