Молекулы взаимно притягиваются и отталкиваются .Природа взаимодействия молекул случаев - электростатическая. Обобщенное название такого межмолекулярного взаимодействия - Ван-дер-Ваальсовское.
Полярные молекулы (ковалентная полярная связь) взаимодействуют посредством постоянных дипольных моментов (1). Энергия взаимодействия в этом случае определяется взаимной ориентацией молекул-диполей. В случае с ориентацией как на рисунке электростатическая энергия взаимодействия будет максимальной.
Энергия такого взаимодействия равна E = p1*p2/r^6, где p - дипольный момент молекулы. Полярная и неполярная (ковалентная неполярная связь) молекулы взаимодействуют посредством поляризации неполярной молекулы полярной молекулой и последующего создания дипольного момента. Последующая пара поляризованных молекул взаимодействует посредством (1).
Энергия такого взаимодействия равна E = −2*μнав²*γ/r^6, где μнав - наведенный дипольный момент. Две неполярные молекулы взаимодействуют посредством взаимодействия мгновенных дипольных моментов.
Рассмотрю процесс образования мгновенного дипольного момента детальнее.
В любой момент времени электронная плотность может распределяться равномерно, а может наблюдаться мгновенная асимметрия плотности. В последнем случае молекула начинает обладать мгновенным диполем - наблюдается разная плотность электронного облака по ее объему. Мгновенный диполь молекулы поляризует соседнюю молекулу, и между ними начинает проходить дисперсионное взаимодействие.
При этом, энергия дисперсионного взаимодействия очень мала (E = 2*μмгн²*γ²/ r^6, где μмгн - момент наведенного диполя), и из-за этого, в основном, совокупность неполярных молекул с малой молекулярной массой существует в газообразном состоянии.
F=kx
k=F/x
k=20:0,04=500/м
E=kx2/2
E=500*0,0016/2=0,4Дж