Mes paaiškiname, kas yra Van der Waals jėgos ir kokiais atvejais jos pasireiškia. Be to, kodėl jie turi tokį pavadinimą ir jų savybes.
Kas yra Van der Waals pajėgos?
Jis žinomas kaip Van der Waals jėgos arba Van der Waals sąveika su tam tikro tipo patraukliomis arba atstumiančiomis tarpmolekulinėmis jėgomis, kurios skiriasi nuo tų, kurios sukuria atominius ryšius (joninės, metalinis arba kovalentinis gardelės tipas) arba elektrostatinė trauka tarp jonų ir kiti molekules.
Prieš užsimindami apie skirtingus Van der Waalso jėgų tipus, svarbu suprasti, kas yra cheminis poliškumas. Cheminis poliškumas yra molekulių, kurios savo struktūroje linkusios atskirti elektros krūvius, savybė.Tai savybė, glaudžiai susijusi su tarpmolekulinėmis jėgomis (pvz., Van der Waalso jėgomis), tirpumas ir su taškais susiliejimas Y verdantis. Priklausomai nuo poliškumo, molekulės gali būti suskirstytos į:
- Polinės molekulės. Juos formuoja atomai su labai skirtingu elektronegatyvumu. Atomas, kurio elektronegatyvumas yra didžiausias, traukia elektronų jungties ir ant jo paliekamas neigiamas krūvio tankis. Kita vertus, mažesnio elektronegatyvumo atomas turės teigiamą krūvio tankį. Toks krūvių pasiskirstymas galiausiai sukels dipolio (dviejų priešingo ženklo ir vienodo dydžio krūvių sistema) susidarymą.
- Nepolinės molekulės. Jie sudaryti iš vienodo elektronegatyvumo atomų, todėl visi atomai jungties elektronus traukia vienodai.
Veiksnys, kuris taip pat lemia molekulės poliškumą, yra molekulinė simetrija. Yra molekulių, sudarytų iš skirtingo elektronegatyvumo atomų, bet kurios nėra polinės. Taip atsitinka todėl, kad pridėjus skirtingus molekulės dalių krūvio tankius, jie išnyksta ir susidaro nulinis dipolio momentas.
Taigi Van der Waalso jėgos pasireiškia trimis konkrečiais būdais:
- Keesomo traukos jėgos (dipolio-dipolio sąveika). Tai yra sąveika tarp polinių molekulių, tai yra, nuolat poliarizuota. Taigi šios molekulės turi teigiamą polių (su teigiamu krūvio tankiu 𝛅 +) ir neigiamą polių (su neigiamu krūvio tankiu 𝛅–), ir yra orientuotos taip, kad teigiamas polius artėtų prie neigiamo poliaus.
- Debye traukos jėgos (nuolatinė dipolio sukelta dipolio sąveika). Jie vyksta tarp polinės ir apolinės molekulės, tačiau tai sukelia sukeltą poliškumą. Tokio tipo sąveikoje dipolis sukelia trumpalaikį dipolį apolinėje molekulėje.
- Londono sklaidos jėgos (indukuotas dipolio sukeltas dipolis). Tai yra sąveika, atsirandanti tarp apolinių molekulių. Elektronų judėjimas šiose molekulėse sukelia trumpalaikius dipolius, kurie sukelia tam tikrą trauką tarp jų. Tai labai silpna sąveika.
Visos šios tarpmolekulinės jėgos žinomos kaip Van der Waals jėgos – pavadinimas, kuriuo pagerbiamas olandų fizikas Johannesas Diderikas van der Waalsas (1837–1923), pirmasis, kuris pasiūlė jų poveikį dujų būsenos lygtyse (žinoma kaip Van der Waalso lygtis) 1873 m.. Už šį atradimą 1910 m. buvo apdovanotas Nobelio fizikos premija.
Van der Waals pajėgų charakteristikos
Van der Waalso jėgos auga kartu su medžiagos nepolinio galo ilgiu.
Van der Waalso pajėgos paprastai yra silpnos palyginimas su cheminiai ryšiai įprastinės, o tai netrukdo jiems būti esminiais įvairiose srityse fizinis, biologija ir inžinerija. Ačiū jiems daugybei cheminiai junginiai galima apibrėžti.
Van der Waalso pajėgos auga kartu su ilgio a nepoliarinio galo medžiaga, nes juos sukelia koreliacijos tarp svyruojančių atomų, molekulių ar netoliese esančių paviršių poliarizacijos, kvantinės dinamikos pasekmė.
Jie rodo anizotropiją, tai yra, jų savybės skiriasi priklausomai nuo molekulių orientacijos: dažnai tai priklauso nuo to, ar jos patrauklios, ar atstumiančios.
Šios jėgos yra silpniausios, atsirandančios tarp molekulių gamta: Jiems įveikti reikia tik nuo 0,1 iki 35 kJ / mol energijos. Tačiau jie yra labai svarbūs formuojant baltymas.