Vi förklarar vad Van der Waals krafter är och i vilka fall de manifesterar sig. Dessutom, varför har de ett sådant namn och deras egenskaper.
Vilka är Van der Waals-styrkorna?
Det är känt som Van der Waals-krafter eller Van der Waals-interaktioner till en viss typ av attraktiva eller frånstötande intermolekylära krafter, som skiljer sig från de som genererar atombindningar (jonisk, metallisk eller kovalent gittertyp) eller den elektrostatiska attraktionen mellan joner och andra molekyler.
Innan man nämner de olika typerna av Van der Waals-krafter är det viktigt att förstå vad kemisk polaritet är. Kemisk polaritet är en egenskap hos molekyler som tenderar att separera elektriska laddningar i sin struktur.Det är en egenskap som är nära relaterad till intermolekylära krafter (som de hos Van der Waals), med löslighet och med punkterna i fusion Y kokande. Beroende på polariteten kan molekylerna klassificeras i:
- Polära molekyler. De bildas av atomer med väldigt olika elektronegativitet. Atomen med högst elektronegativitet attraherar elektroner av bindningen och lämnas med en negativ laddningstäthet på sig. Å andra sidan kommer atomen med lägre elektronegativitet att ha en positiv laddningstäthet på sig. Denna fördelning av laddningar kommer slutligen att leda till bildandet av en dipol (system med två laddningar med motsatt tecken och lika stor storlek).
- Opolära molekyler. De är uppbyggda av atomer med lika elektronegativitet, så alla atomer attraherar bindningens elektroner på samma sätt.
En faktor som också bestämmer polariteten hos en molekyl är molekylär symmetri. Det finns molekyler som består av atomer med olika elektronegativitet, men som inte är polära. Detta beror på att när de olika laddningstätheterna för delarna av molekylen läggs till, tar de ut och resulterar i ett nolldipolmoment.
Så, Van der Waals krafter manifesterar sig på tre speciella sätt:
- Keesom attraktionskrafter (dipol-dipol-interaktioner). De är interaktioner mellan polära molekyler, det vill säga permanent polariserade. Dessa molekyler har alltså en positiv pol (med en positiv laddningstäthet 𝛅 +) och en negativ pol (med en negativ laddningstäthet 𝛅–), och de är orienterade så att den positiva polen närmar sig den negativa polen.
- Debye attraktionskrafter (permanenta dipolinducerade dipolinteraktioner). De äger rum mellan en polär molekyl och en opolär, men det uppvisar en inducerad polaritet. I denna typ av interaktion inducerar dipolen en transient dipol i den apolära molekylen.
- London-spridningskrafter (inducerad dipol-inducerad dipol). De är interaktioner som sker mellan opolära molekyler. Rörelsen av elektroner i dessa molekyler inducerar transienta dipoler, vilket orsakar viss attraktion mellan dem. De är mycket svaga interaktioner.
Alla dessa intermolekylära krafter är kända som Van der Waals-krafter, ett namn som hyllar den holländska fysikern Johannes Diderik van der Waals (1837-1923), den förste som föreslår deras effekter i tillståndsekvationerna för en gas (känd som Van der Waals ekvation) 1873. För detta fynd tilldelades han Nobelpriset i fysik 1910.
Karakteristika för Van der Waals-styrkorna
Van der Waals krafter växer med längden på den opolära änden av ett ämne.
Van der Waals styrkor är generellt svaga jämförelse med kemiska länkar vanliga, vilket inte hindrar dem från att vara grundläggande för olika områden av fysisk, den biologi och ingenjörskonst. Tack vare dem många kemiska föreningar kan definieras.
Van der Waals styrkor växer med längd av den opolära änden av en ämneeftersom de orsakas av korrelationer mellan fluktuerande polarisationer mellan atomer, molekyler eller närliggande ytor, en konsekvens av kvantdynamik.
De visar anisotropi, det vill säga deras egenskaper varierar beroende på molekylernas orientering: det beror ofta på om de är attraktiva eller frånstötande.
Dessa krafter är de svagaste som uppstår mellan molekyler i natur: Endast 0,1 till 35 kJ / mol energi krävs för att övervinna dem. De är dock avgörande för bildandet av protein.