Elmagyarázzuk, mik a Van der Waals-erők, és milyen esetekben nyilvánulnak meg. Illetve miért van ilyen nevük és jellemzőik.
Mik a Van der Waals erők?
Van der Waals erőknek vagy Van der Waals kölcsönhatásoknak nevezik bizonyos típusú vonzó vagy taszító intermolekuláris erőket, amelyek különböznek azoktól, amelyek atomi kötéseket hoznak létre.ión, fémes vagy kovalens rácstípus) vagy az közötti elektrosztatikus vonzás ionok és mások molekulák.
Mielőtt megemlítenénk a Van der Waals-erők különböző típusait, fontos megérteni, mi az a kémiai polaritás. A kémiai polaritás a molekulák azon tulajdonsága, amelyek hajlamosak szétválasztani szerkezetükben az elektromos töltéseket.Ez egy olyan tulajdonság, amely szorosan kapcsolódik az intermolekuláris erőkhöz (például Van der Waalshoz), oldhatóság és pontjaival fúzió Y forró. A polaritástól függően a molekulák a következőkre oszthatók:
- Poláris molekulák. Ezek alkotják atomok nagyon eltérő elektronegativitással. A legnagyobb elektronegativitással rendelkező atom vonz elektronok a kötésből, és negatív töltéssűrűség marad rajta. Másrészt az alacsonyabb elektronegativitású atomon pozitív töltéssűrűség lesz. Ez a töltéseloszlás végül egy dipólus kialakulásához vezet (két ellentétes előjelű és egyenlő nagyságú töltés rendszere).
- Nem poláris molekulák. Egyenlő elektronegativitású atomokból állnak, így minden atom egyformán vonzza a kötés elektronjait.
A molekula polaritását is meghatározó tényező a molekuláris szimmetria. Vannak olyan molekulák, amelyek különböző elektronegativitású atomokból állnak, de nem polárisak. Ez azért van így, mert ha a molekula részeinek különböző töltéssűrűségeit összeadjuk, azok kioltódnak, és nulla dipólusmomentumot eredményeznek.
Tehát Van der Waals erői három különböző módon nyilvánulnak meg:
- Keesom vonzóerők (dipól-dipól kölcsönhatások). Ezek poláris molekulák közötti kölcsönhatások, azaz tartósan polarizáltak. Így ezeknek a molekuláknak van egy pozitív pólusa (pozitív töltéssűrűséggel 𝛅+) és egy negatív pólussal (negatív töltéssűrűséggel 𝛅–), és úgy vannak orientálva, hogy a pozitív pólus megközelítse a negatív pólust.
- Debye vonzó erők (permanens dipólus által kiváltott dipóluskölcsönhatások). Egy poláris és egy apoláris molekula között játszódnak le, de ez indukált polaritást mutat. Az ilyen típusú kölcsönhatásban a dipólus átmeneti dipólust indukál az apoláris molekulában.
- Londoni szóródó erők (indukált dipól által kiváltott dipólus). Ezek olyan kölcsönhatások, amelyek apoláris molekulák között lépnek fel. Az elektronok mozgása ezekben a molekulákban tranziens dipólusokat indukál, ami némi vonzerőt okoz közöttük. Nagyon gyenge interakciók.
Mindezeket az intermolekuláris erőket Van der Waals erőknek nevezik, ez a név Johannes Diderik van der Waals (1837-1923) holland fizikus előtt tiszteleg, aki elsőként javasolta hatásukat a gáz állapotegyenleteiben (úgy ismert, mint a Van der Waals-egyenlet) 1873-ban. Ezért a megállapításáért 1910-ben fizikai Nobel-díjat kapott.
A Van der Waals erők jellemzői
A Van der Waals erők az anyag nem poláris végének hosszával nőnek.
A Van der Waals erők általában gyengék összehasonlítás a ... val kémiai kapcsolatok közönséges, ami nem akadályozza meg őket abban, hogy alapvetőek legyenek a különböző területeken fizikai, a biológia és mérnöki. Köszönet nekik sok kémiai vegyületek meghatározható.
Van der Waals erői a hossz a nempoláris végének anyag, mivel ezeket az atomok, molekulák vagy közeli felületek közötti ingadozó polarizációk közötti összefüggések okozzák, ami a kvantumdinamika következménye.
Anizotrópiát mutatnak, vagyis tulajdonságaik a molekulák orientációjától függően változnak: gyakran attól függ, hogy vonzóak vagy taszítóak.
Ezek az erők a leggyengébbek a molekulák között a természet: Csak 0,1-35 kJ/mol energia szükséges ezek leküzdéséhez. Ezek azonban elengedhetetlenek a kialakulásához fehérje.