van der waalsi väed

Keemia

2022

Selgitame, mis on Van der Waalsi jõud ja millistel juhtudel need avalduvad. Samuti, miks neil selline nimi on ja nende omadused.

Van der Waalsi jõud on teatud tüüpi molekulidevahelised jõud.

Mis on Van der Waalsi jõud?

Seda nimetatakse Van der Waalsi jõududeks või Van der Waalsi interaktsioonideks teatud tüüpi atraktiivsete või tõrjuvate molekulidevaheliste jõududega, mis erinevad aatomisidemeid tekitavatest jõududest (iooniline, metallist või kovalentne võretüüp) või vahelist elektrostaatilist külgetõmmet ioonid ja teised molekulid.

Enne Van der Waalsi jõudude eri tüüpide mainimist on oluline mõista, mis on keemiline polaarsus. Keemiline polaarsus on molekulide omadus, mis kipuvad eraldama oma struktuuris elektrilaenguid.See on omadus, mis on tihedalt seotud molekulidevaheliste jõududega (näiteks Van der Waalsi omadega), lahustuvus ja punktidega sulandumine Y keemine. Sõltuvalt polaarsusest võib molekulid liigitada:

  • Polaarsed molekulid. Need on moodustatud aatomid väga erineva elektronegatiivsusega. Suurima elektronegatiivsusega aatom tõmbab ligi elektronid sidemest ja sellele jääb negatiivne laengutihedus. Teisest küljest on madalama elektronegatiivsusega aatomil positiivne laengutihedus. Selline laengute jaotus viib lõpuks dipooli moodustumiseni (kahe vastupidise märgi ja võrdse suurusega laengu süsteem).
  • Mittepolaarsed molekulid. Need koosnevad võrdse elektronegatiivsusega aatomitest, seega tõmbavad kõik aatomid sideme elektrone ühtemoodi ligi.

    Tegur, mis määrab ka molekuli polaarsuse, on molekulaarne sümmeetria. On molekule, mis koosnevad erineva elektronegatiivsusega aatomitest, kuid mis ei ole polaarsed. See juhtub seetõttu, et molekuli osade erineva laengutiheduse liitmisel need tühistatakse ja tulemuseks on nulldipoolmoment.

Niisiis, Van der Waalsi jõud avalduvad kolmel konkreetsel viisil:

  • Keesomi tõmbejõud (dipool-dipool vastastikmõjud). Need on interaktsioonid polaarsete molekulide vahel, st püsivalt polariseeritud. Seega on neil molekulidel positiivne poolus (positiivse laengutihedusega 𝛅+) ja negatiivne poolus (negatiivse laengutihedusega 𝛅–) ning need on orienteeritud nii, et positiivne poolus läheneb negatiivsele poolusele.
  • Debye atraktiivne jõud (püsivad dipool-indutseeritud dipooli interaktsioonid). Need toimuvad polaarse ja apolaarse molekuli vahel, kuid sellel on indutseeritud polaarsus. Seda tüüpi interaktsiooni korral indutseerib dipool apolaarses molekulis mööduva dipooli.
  • Londoni hajuvad jõud (indutseeritud dipool-indutseeritud dipool). Need on interaktsioonid apolaarsete molekulide vahel. Elektronide liikumine nendes molekulides kutsub esile mööduvaid dipoole, mis põhjustab nende vahel mõningast külgetõmmet. Need on väga nõrgad vastasmõjud.

Kõiki neid molekulidevahelisi jõude tuntakse Van der Waalsi jõududena – see nimi avaldab austust hollandi füüsikule Johannes Diderik van der Waalsile (1837–1923), kes oli esimene, kes pakkus välja nende mõju gaasi olekuvõrrandis (tuntud kui Van der Waalsi võrrand) aastal 1873. Selle leiu eest pälvis ta 1910. aastal Nobeli füüsikaauhinna.

Van der Waalsi vägede omadused

Van der Waalsi jõud kasvavad koos aine mittepolaarse otsa pikkusega.

Van der Waalsi jõud on üldiselt nõrgad võrdlus koos keemilised sidemed tavalised, mis ei takista neil olemast erinevate valdkondade jaoks põhilised füüsiline, bioloogia ja inseneritöö. Tänu neile paljudele keemilised ühendid saab määratleda.

Van der Waalsi jõud kasvavad koos pikkus a mittepolaarsest otsast aine, kuna need on põhjustatud kvantdünaamika tagajärgedest aatomite, molekulide või lähedalasuvate pindade vahelise kõikuva polarisatsiooni vahel.

Neil on anisotroopsus, see tähendab, et nende omadused varieeruvad sõltuvalt molekulide orientatsioonist: sageli sõltub see sellest, kas nad on atraktiivsed või tõrjuvad.

Need jõud on kõige nõrgemad, mis esinevad molekulide vahel loodus: Nende ületamiseks on vaja ainult 0,1 kuni 35 kJ / mol energiat. Need on aga nende moodustamisel üliolulised valk.

!-- GDPR -->