Цей тип звязку реалізується в чистому вигляді в кристалах інертних газів Відомо, що зовнішня оболонка інертних газів повністю заповнена і тому дуже стійка Стійкість зовнішньої оболонки з 8 електронів виявляється в тому, що взаємодія атомів інертних газів з однойменними або іншими атомами надзвичайно слабо (слабка хімічна активність) Однак той факт, що їх все-таки можна перетворити на рідину або тверде тіло, доводить наявність деяких сил тяжіння між атомами в той же час винятково низькі температури, необхідні для їх конденсації, показують, що ці сили надзвичайно малі Сили, проявляються у атомів інертних газів при низьких температурах, називаються силами Ван-дер-Ваальса Енер

гія тяжіння, обумовлена ​​цими силами, мала Так, наприклад, для криптону енергія звязку ~ 112 кДж / моль (0116 еВ / атом) або в температурних одиницях ~ 100 K, що по порядку величини дорівнює температурі

плавлення кристалів інертних газів [16]

Розглянемо причину виникнення цих сил Атоми із заповненими валентними оболонками мають сферичне розподіл електронного заряду і не володіють постійним електричним моментом Походження сил Ван-дер-Ваальса обумовлено наявністю у таких атомів миттєвих індукованих дипольних моментів Якби середнє положення ядра атома завжди співпадало з центром сферичного електронного хмари, що оточує ядро, то ван-дер-ваальсово взаємодія між атомами дорівнювало б нулю, а тверде тіло не могло б утворитися Однак електрони в атомі постійно рухаються щодо ядер, навіть перебуваючи в найнижчими енергетичному стані У результаті цього руху миттєве положення центру електронного хмари може не збігатися в точності з положенням ядра атома У ці моменти біля атома зявляється відмінний від нуля електричний дипольний момент Цей миттєвий дипольний момент створює в центрі другого атома електричне поле, яке в свою чергу наводить миттєвий дипольний момент у цього другого атома Ці два дипольних моменту взаємодіють один з одним, приводячи до ван дер Ваальсових взаємодії (диполі орієнтуються один до одного протилежно зарядженими кінцями, в результаті чого відбувається їх електростатичне взаємодія) Енергія цієї взаємодії виражається формулою

U = −c/r6, де c – Деяка емпірична константа, що характеризує сили взаємного тяжіння

На малих відстанях між атомами із заповненими електронними оболонками проявляється дія сил відштовхування, обумовлених перекриттям їх електронних хмар і електростатичним відштовхуванням їх ядер Сили відштовхування на відстанях в інтервалі від 05 A ˚

до 5 A ˚ стають більше сил взаємного тяжіння Потенціал сил відштовхування описується емпіричним виразом U = a/r12, де a – Деяка емпірична константа, що характеризує сили отталківанія8 Енергія відштовхування в цьому випадку обумовлена ​​головним чином

дією принципу заборони Паулі Дійсно, перекриття запов

8Еті сили відштовхування аналогічні силам відштовхування, обговорюваним в розділі, присвяченому іонного звязку Для опису зміни сил відштовхування з відстанню широко використовується, крім наведеної формули, і формула U = λ exp(−r/ Ρ), де ρ –

розмір області взаємодії, λ – емпірична константа, що характеризує силу взаємодії

ненних електронних оболонок – це додавання електронів у вже заповнені електронні стану, що суперечить принципу Паулі Реально перекриття можливо тільки при переході частини електронів в більш високі незаповнені стану Це означає збільшення енергії системи, а це еквівалентно взаємною отталкиванию

Таким чином, повну енергію міжмолекулярної взаємодії

в кристалах інертних газів можна представити у вигляді

U = a/r12 − c/r6                                     (26)

Слід зауважити, що дія цих сил проявляється завжди, безвідносно і незалежно від інших сил Для ван дер Ваальсових сил властива відсутність спрямованості (в силу сферичної симетрії розподілу електронної щільності) і насичуваності Наслідком цього є те, що інертні гази кристалізуються подібно металам в структури з ретельним упаковкою (зазвичай кубічна гранецентрированная решітка з Zк = 12, іноді гексагональная Zк = 12)

Джерело: І А Случинський, Основи матеріалознавства і технології напівпровідників, Москва – 2002