Пояснюємо, що таке сили Ван-дер-Ваальса і в яких випадках вони проявляються. Крім того, чому вони мають таку назву та їхні характеристики.
Що таке сили Ван-дер-Ваальса?
Він відомий як сили Ван-дер-Ваальса або взаємодії Ван-дер-Ваальса з певним типом міжмолекулярних сил притягання або відштовхування, відмінних від тих, які породжують атомні зв'язки (іонний, металевий або ковалентний ґратчастого типу) або електростатичне тяжіння між іонів і інші молекули.
Перш ніж говорити про різні типи сил Ван-дер-Ваальса, важливо зрозуміти, що таке хімічна полярність. Хімічна полярність — це властивість молекул, які прагнуть розділяти електричні заряди у своїй структурі.Це властивість, тісно пов'язана з міжмолекулярними силами (наприклад, Ван дер Ваальса), з розчинність і з точками злиття Ю кипіння. Залежно від полярності молекули можна розділити на:
- Полярні молекули. Вони утворюються за допомогою атоми з дуже різною електронегативністю. Атом з найбільшою електронегативністю притягується електрони зв'язку і залишається на ньому з негативною щільністю заряду. З іншого боку, атом з меншою електронегативністю матиме на ньому додатну щільність заряду. Такий розподіл зарядів остаточно призведе до утворення диполя (системи двох зарядів протилежного знака і однакової величини).
- Неполярні молекули. Вони складаються з атомів з однаковою електронегативністю, тому всі атоми притягують електрони зв’язку однаково.
Фактором, який також визначає полярність молекули, є молекулярна симетрія. Є молекули, що складаються з атомів різної електронегативності, але які не є полярними. Це відбувається тому, що, коли різні щільності заряду частин молекули додаються, вони знищуються і призводить до нульового дипольного моменту.
Отже, сили Ван дер Ваальса проявляються трьома особливими способами:
- Сили притягання Кеесом (диполь-дипольні взаємодії). Вони є взаємодією між полярними молекулами, тобто постійно поляризованими. Таким чином, ці молекули мають позитивний полюс (з позитивною щільністю заряду 𝛅 +) і негативний полюс (з негативною щільністю заряду 𝛅–), і вони орієнтовані так, що позитивний полюс наближається до негативного полюса.
- Сили притягання Дебая (постійні дипольні дипольні взаємодії). Вони мають місце між полярною і неполярною молекулою, але це є індукованою полярністю. При цьому типі взаємодії диполь індукує перехідний диполь в аполярній молекулі.
- Лондонські сили розсіювання (індукований диполь-індукований диполь). Це взаємодії, які відбуваються між неполярними молекулами. Рух електронів у цих молекулах індукує перехідні диполі, що викликає деяке притягання між ними. Вони дуже слабкі взаємодії.
Усі ці міжмолекулярні сили відомі як сили Ван-дер-Ваальса, назва, яка віддає данину голландському фізику Йоханнесу Дідеріку ван дер Ваальсу (1837-1923), першому, хто запропонував їх вплив у рівняннях стану газу (відомому як рівняння Ван-дер-Ваальса) у 1873 році. За цей висновок він був удостоєний Нобелівської премії з фізики в 1910 році.
Характеристика військ Ван дер Ваальса
Сили Ван-дер-Ваальса зростають із збільшенням довжини неполярного кінця речовини.
Сили Ван-дер-Ваальса, як правило, слабкі в порівняння з хімічні зв'язки звичайні, що не заважає їм бути фундаментальними для різних галузей фізичний, біології та інженерія. Їм велике спасибі хімічні сполуки можна визначити.
Сили Ван дер Ваальса зростають разом з довжина неполярного кінця a речовина, оскільки вони викликані кореляціями між коливаннями поляризацій між атомами, молекулами або сусідніми поверхнями, що є наслідком квантової динаміки.
Вони виявляють анізотропію, тобто їх властивості змінюються в залежності від орієнтації молекул: часто це залежить від того, привабливі вони чи відштовхуються.
Ці сили є найслабшими, що виникають між молекулами в природа: Для їх подолання потрібно лише від 0,1 до 35 кДж/моль енергії. Однак вони мають вирішальне значення для формування білок.