Исследования межмолекулярных сил отталкивания

В 1957 г. Амдур изучил упругое рассеяние быстрых нейтральных пучков молекул на молекулах мишени. Обычно при использовании быстрых пучков сечение рассеяния находят по ослаблению интенсивности пучка в мишени известной плотности и длины с помощью выражения

интегральное сечение выбывания частиц из пучка.

Пучок нейтральных частиц получают при перезарядке ионных пучков. Сначала ионизуют атомы или молекулы, затем положительные ионы ускоряют до а затем пропускают их через пары щелочных металлов и при этом происходит нейтрализация ускоренных ионов (используется или другой металл).

Дифференциальное сечение рассеяния получают, измеряя число частиц приходящих в детектор, расположенный под углом а к оси пучка. Величины определяют измеренные потоки выбывших из пучка частиц и пришедших в детектор под углом а соответственно. Они могут быть использованы для точного вычисления только в случае идеальных геометрических условий, когда можно пренебречь размерами детектора, рассеивающей мишени и сечением пучка. Реальный детектор собирает частицы не в угле а в конечном интервале углов.

Задача восстановления межатомного потенциала по экспериментальной зависимости для монотонных в рамках классической механики была решена Фирсовым (1953). Согласно данным его работы можно найти из выражения

где

— классическая функция отклонения, прицельное расстояние.

Первым и основным результатом, полученным при исследовании рассеяния молекулярных пучков благородных газов, было установление закона для потенциала отталкивания. До этого в качестве потенциала отталкивания благородных газов использовались функции, пропорциональные двенадцатой степени расстояния.

Потенциал отталкивания оказался значительно медленнее изменяющимся с чем это предполагали раньше, и область действия сил отталкивания и сил притяжения в результате этих работ сильно сблизились, что вносит дополнительные сомнения в вопрос о возможности разделения полного потенциала на две составляющие.

Таким образом, из представленных данных следует, что силы притяжения между двумя молекулами воды

максимальны в случае ориентации молекул диполь-диполь (а) (табл. 10). Силы межмолекулярного отталкивания превалируют над притяжением на расстоянии между центрами молекул.