На молекулы оказывают силы преимущественно электромагнитного происхождения. Эти взаимодействия также определяют их структуру, функцию, химические и физические свойства. Межмолекулярные взаимодействия позволяют объединяться атомам или молекулам в жидком и твердом состоянии. Самое слабое взаимодействие между атомами гелия. Взаимодействие происходит между молекулами одного и того же вещества и между разнородными молекулами.
Четыре основных межмолекулярные взаимодействия: электростатические, индукция, дисперсия, и отталкивание.
Электростатические взаимодействия
Тип взаимодействия между двумя молекулами в их электростатическом поле (диполь-дипольные взаимодействия), который описывает закон Кулона:
где ε0 je диэлектрическая проницаемость вакуума, er je относительная диэлектрическая проницаемость, и R является расстоянием между зарядами.
Межмолекулярная энергия может быть как положительной (т.е. отталкивающей) или отрицательной (т.е. привлекательной).
Сильное электростатическое притяжение противоположно заряженных полюсов полярных молекул. Максимальное взаимодействие двух диполей будет достигнуто, если они последовательно ориентированы и будут лежать на одной линии. Когда минимум энергии диполи спонтанно ориентируют положительно. В противном случае будет их максимальное отталкивание. Можно ли объяснить тот факт, что полярные твердые вещества растворяются в полярных растворителях.
Индуктивные взаимодействия
Иногда это называется поляризационное взаимодействие. Энергия взаимодействия зависит от расстояния, размера постоянных диполей и способности поляризовать второй молекулы.
Дисперсионные взаимодействия
Также называют дисперсионные силы. Они являются одними из самых слабых межмолекулярных взаимодействий между неполярными молекулами и действует всегда привлекательно. Его происхождение исходит из предположения, что распределение электронов в молекулярных орбиталей неполярные молекулы не являются статичными, но постоянно быстро меняющимися. На одной стороне молекулы больше электронов, чем другой, и есть переменная. Взаимное взаимодействие этих коротких диполей приводит к синхронизации их колебаний, и это суть дисперсионных сил притяжения. Это взаимодействие позволяет, например, существовать сжижению или благородный газ действует между слоями графита или в стабилизации двойной спирали ДНК.
