Мы объясняем, что такое силы Ван-дер-Ваальса и в каких случаях они проявляются. Также, почему у них такое название и их характеристики.
Что такое силы Ван-дер-Ваальса?
Он известен как силы Ван-дер-Ваальса или взаимодействия Ван-дер-Ваальса с определенным типом межмолекулярных сил притяжения или отталкивания, отличных от тех, которые создают атомные связи (ионный, металлический или ковалентный решетки) или электростатическое притяжение между ионы и другие молекулы.
Прежде чем говорить о различных типах сил Ван-дер-Ваальса, важно понять, что такое химическая полярность. Химическая полярность - это свойство молекул, которые стремятся разделять электрические заряды в своей структуре.Это свойство тесно связано с межмолекулярными силами (такими как силы Ван-дер-Ваальса), с растворимость и с точками слияние Y кипячение. В зависимости от полярности молекулы можно разделить на:
- Полярные молекулы. Они образованы атомы с очень разной электроотрицательностью. Атом с наибольшей электроотрицательностью притягивает электроны связи и остается с отрицательной плотностью заряда. С другой стороны, атом с более низкой электроотрицательностью будет иметь положительную плотность заряда. Такое распределение зарядов в конечном итоге приведет к образованию диполя (системы двух зарядов противоположного знака и одинаковой величины).
- Неполярные молекулы. Они состоят из атомов с равной электроотрицательностью, поэтому все атомы одинаково притягивают электроны связи.
Фактором, который также определяет полярность молекулы, является симметрия молекулы. Есть молекулы, состоящие из атомов разной электроотрицательности, но не полярные. Это происходит потому, что когда складываются различные плотности заряда частей молекулы, они компенсируются и приводят к нулевому дипольному моменту.
Итак, силы Ван-дер-Ваальса проявляются тремя особыми способами:
- Силы притяжения Кизома (диполь-дипольные взаимодействия). Это взаимодействия между полярными молекулами, то есть постоянно поляризованные. Таким образом, эти молекулы имеют положительный полюс (с положительной плотностью заряда +) и отрицательный полюс (с отрицательной плотностью заряда 𝛅–), и они ориентированы так, что положительный полюс приближается к отрицательному полюсу.
- Силы притяжения Дебая (постоянные дипольные дипольные взаимодействия). Они имеют место между полярной и неполярной молекулами, но это индуцированная полярность. В этом типе взаимодействия диполь индуцирует переходный диполь в аполярной молекуле.
- Силы рассеяния Лондона (индуцированный диполь-индуцированный диполь). Это взаимодействия, которые происходят между неполярными молекулами. Движение электронов в этих молекулах вызывает кратковременные диполи, которые вызывают некоторое притяжение между ними. Это очень слабые взаимодействия.
Все эти межмолекулярные силы известны как силы Ван-дер-Ваальса, имя, которое отдает дань уважения голландскому физику Иоганнесу Дидерику ван дер Ваальсу (1837-1923), который первым предложил их эффекты в уравнениях состояния газа (известных как уравнение Ван-дер-Ваальса) в 1873 году. За это открытие он был удостоен Нобелевской премии по физике в 1910 году.
Характеристики сил Ван-дер-Ваальса
Силы Ван-дер-Ваальса растут с увеличением длины неполярного конца вещества.
Силы Ван-дер-Ваальса обычно слабы в сравнение с химические связи обыкновенные, что не мешает им быть основополагающими для различных областей физический, то биология и инженерия. Благодаря им многие химические соединения можно определить.
Силы Ван-дер-Ваальса растут вместе с длина неполярного конца субстанция, поскольку они вызваны корреляциями между флуктуирующими поляризациями между атомами, молекулами или соседними поверхностями, что является следствием квантовой динамики.
Они проявляют анизотропию, то есть их свойства меняются в зависимости от ориентации молекул: часто это зависит от того, являются ли они притягивающими или отталкивающими.
Эти силы самые слабые, которые возникают между молекулами в природа: Для их преодоления требуется от 0,1 до 35 кДж / моль энергии. Однако они имеют решающее значение для формирования белок.