Van der Waals kuvvetlerinin ne olduğunu ve hangi durumlarda kendilerini gösterdiklerini açıklıyoruz. Ayrıca neden böyle bir isme ve özelliklerine sahipler.
Van der Waals kuvvetleri nelerdir?
Atomik bağlar oluşturanlardan farklı olarak, belirli bir tür çekici veya itici moleküller arası kuvvetlere Van der Waals kuvvetleri veya Van der Waals etkileşimleri olarak bilinir (iyonik, metalik veya kovalent kafes tipi) veya arasındaki elektrostatik çekim iyonlar ve diğerleri moleküller.
Van der Waals kuvvetlerinin farklı türlerinden bahsetmeden önce, kimyasal polaritenin ne olduğunu anlamak önemlidir. Kimyasal polarite, yapılarındaki elektrik yüklerini ayırma eğiliminde olan moleküllerin bir özelliğidir.Moleküller arası kuvvetlerle (Van der Waals'ınkiler gibi) yakından ilişkili bir özelliktir. çözünürlük ve noktaları ile füzyon Y kaynamak. Polariteye bağlı olarak, moleküller şu şekilde sınıflandırılabilir:
- Polar moleküller. onlar tarafından oluşturulur atomlar çok farklı elektronegatifliğe sahip. Elektronegatifliği en yüksek olan atom çeker elektronlar bağın ve üzerinde negatif bir yük yoğunluğu ile bırakılır. Öte yandan, elektronegatifliği daha düşük olan atom, üzerinde pozitif bir yük yoğunluğuna sahip olacaktır. Yüklerin bu dağılımı sonunda bir dipol (zıt işaretli ve eşit büyüklükte iki yük sistemi) oluşumuna yol açacaktır.
- Polar olmayan moleküller. Eşit elektronegatifliğe sahip atomlardan oluşurlar, bu nedenle tüm atomlar bağın elektronlarını aynı şekilde çeker.
Bir molekülün polaritesini de belirleyen bir faktör moleküler simetridir. Farklı elektronegatifliğe sahip atomlardan oluşan ancak polar olmayan moleküller vardır. Bunun nedeni, molekül parçalarının farklı yük yoğunlukları eklendiğinde, bunların birbirini götürmesi ve bir sıfır dipol momenti ile sonuçlanmasıdır.
Dolayısıyla, Van der Waals'ın kuvvetleri kendilerini üç özel şekilde gösterir:
- Keesom çekici kuvvetleri (dipol-dipol etkileşimleri). Polar moleküller arasındaki etkileşimlerdir, yani kalıcı olarak polarize olurlar. Böylece, bu moleküllerin bir pozitif kutbu (pozitif yük yoğunluğu 𝛅 + ile) ve bir negatif kutbu (negatif yük yoğunluğu 𝛅– ile) vardır ve pozitif kutup negatif kutba yaklaşacak şekilde yönlendirilirler.
- Debye çekici kuvvetler (kalıcı dipol kaynaklı dipol etkileşimleri). Polar bir molekül ile bir apolar molekül arasında yer alırlar, ancak bu indüklenmiş bir polarite sunar. Bu tür bir etkileşimde, dipol, apolar molekülde geçici bir dipolü indükler.
- London saçılma kuvvetleri (indüklenmiş dipol kaynaklı dipol). Apolar moleküller arasında meydana gelen etkileşimlerdir. Bu moleküllerdeki elektronların hareketi, aralarında bir miktar çekime neden olan geçici dipolleri indükler. Çok zayıf etkileşimlerdir.
Tüm bu moleküller arası kuvvetler, etkilerini bir gazın hal denklemlerinde ilk öneren Hollandalı fizikçi Johannes Diderik van der Waals'a (1837-1923) saygılarını sunan bir isim olan Van der Waals kuvvetleri olarak bilinir. Van der Waals Denklemi) 1873'te. Bu bulgusu için 1910'da Nobel Fizik Ödülü'ne layık görüldü.
Van der Waals Kuvvetlerinin Özellikleri
Van der Waals kuvvetleri, bir maddenin polar olmayan ucunun uzunluğu kadar büyür.
Van der Waals kuvvetleri genellikle zayıftır. karşılaştırmak ile kimyasal bağlantılar sıradan, bu onların çeşitli alanlarda temel olmalarını engellemez. fiziksel, Biyoloji ve mühendislik. Onlar sayesinde çok kimyasal bileşikler tanımlanabilir.
Van der Waals'ın güçleri uzunluk a'nın polar olmayan ucunun maddeKuantum dinamiğinin bir sonucu olarak atomlar, moleküller veya yakın yüzeyler arasındaki dalgalanan polarizasyonlar arasındaki korelasyonlardan kaynaklandıkları için.
Anizotropi gösterirler, yani özellikleri moleküllerin oryantasyonuna bağlı olarak değişir: genellikle çekici veya itici olmalarına bağlıdır.
Bu kuvvetler, moleküller arasında meydana gelen en zayıf kuvvetlerdir. Doğa: Bunların üstesinden gelmek için sadece 0,1 ila 35 kJ/mol enerji gereklidir. Ancak, oluşumu için çok önemlidirler. protein.