Sadržaj
- TL; DR (Predugo; nisam pročitao)
- Vrste snaga Van der Waals
- Kako sile Van der Waalsa utječu na materijale
Van der Waalsove sile tvore elektrostatičke veze između molekula. Intermolekularne veze, uključujući Van der Waalsove veze, molekule drže zajedno u tekućinama i krutinama i odgovorne su za pojave kao što su površinska napetost u tekućinama i kristali u čvrstim tvarima. Međimolekularne sile mnogo su slabije od unutarnjih sila koje drže atome u molekulama, ali su još uvijek dovoljno jake da utječu na ponašanje i svojstva mnogih materijala.
TL; DR (Predugo; nisam pročitao)
Elektrostatičke Van de Waalsove sile djeluju između molekula i tvore slabe veze. Tipovi Van der Waalsovih sila, najjačih do najslabijih, su dipol-dipolne sile, dipolne inducirane dipolne snage i londonske disperzijske sile. Vodikova veza temelji se na vrsti dipola-dipola koja je posebno snažna. Te sile pomažu u određivanju fizičkih karakteristika materijala.
Vrste snaga Van der Waals
Tri vrste Van der Waalsovih sila, najjače do najslabije, jesu dipolo-dipolne sile, dipol-inducirane dipolne sile i londonske disperzijske sile. Dipoli su polarne molekule s negativno i pozitivno nabijenim polovima na suprotnim krajevima molekule. Negativni pol jedne molekule privlači pozitivan pol druge molekule, tvoreći elektrostatičku dipol-dipolsku vezu.
Kad se nabijena dipolska molekula približi neutralnoj molekuli, ona inducira suprotni naboj u neutralnoj molekuli, a suprotni naboji privlače da tvore dipolnu induciranu dipolnu vezu. Kad dvije neutralne molekule postanu privremeni dipoli jer se dogodi da se njihovi elektroni sakupljaju na jednoj strani molekule, neutralni molekuli privlače se elektrostatičkim silama koje se nazivaju londonske disperzijske sile i mogu formirati odgovarajuću vezu.
Londonske disperzijske sile su malene male molekule, ali jačaju u većim molekulama gdje su mnogi elektroni relativno daleko od pozitivno nabijenog jezgra i slobodni su da se kreću. Kao rezultat, oni se mogu skupiti na asimetričan način oko molekule, stvarajući privremeni efekt dipola. Za velike molekule, disperzijske sile u Londonu postaju važan faktor u njihovom ponašanju.
Kad molekula dipola sadrži atom vodika, on može formirati posebno jaku dipol-dipolsku vezu, jer je atom vodika mali i pozitivni naboj je koncentriran. Povećana čvrstoća veze čini ovaj poseban slučaj koji se naziva vodikova veza.
Kako sile Van der Waalsa utječu na materijale
U plinovima sobne temperature molekule su previše udaljene i imaju previše energije da bi mogle utjecati intermolekularne Van der Waals-ove sile. Te sile postaju važne za tekućine i krute tvari, jer molekule imaju manje energije i bliže su jedna drugoj. Van der Waalsove sile spadaju u međumolekularne sile koje drže tekućine i krute tvari i daju im karakteristična svojstva.
U tekućinama su intermolekularne sile još uvijek preslabe da bi molekule držale na mjestu. Molekule imaju dovoljno energije da opetovano uspostavljaju i prekidaju intermolekularne veze, klizeći jedna pokraj druge i uzimajući oblik svog spremnika. Na primjer, u vodi se molekule bipola sastoje od negativno nabijenog atoma kisika i dva pozitivno nabijena atoma vodika. Vodeni dipoli tvore snažne vodikove veze koje drže molekule vode zajedno. Kao rezultat, voda ima visoku površinsku napetost, visoku toplinu isparavanja i razmjerno visoku točku ključanja za masu molekule.
U čvrstim tvarima atomi imaju premalo energije da bi prekinuli veze međumolekularnih sila i održavaju se zajedno s malim gibanjem. Pored Van der Waalsovih sila, na ponašanje molekula krute tvari mogu utjecati i druge intermolekularne sile, poput onih koje tvore ionske ili metalne veze. Sile drže molekule krutina u kristalnim rešetkama poput dijamanata, u metalima poput bakra, u homogenim čvrstim tvarima poput stakla ili fleksibilne krute tvari poput plastike. Dok jake kemijske veze koje drže atome zajedno u molekulama određuju kemijske karakteristike materijala, intermolekularne sile, uključujući Van der Waalsove sile, utječu na fizičke karakteristike.