Chúng tôi giải thích lực Van der Waals là gì và chúng tự biểu hiện trong trường hợp nào. Ngoài ra, tại sao chúng có tên như vậy và đặc điểm của chúng.
Lực Van der Waals là gì?
Nó được gọi là lực Van der Waals hoặc tương tác Van der Waals với một loại lực liên phân tử hấp dẫn hoặc đẩy nhất định, khác với lực tạo ra liên kết nguyên tử (ion, kim loại hoặc là cộng hóa trị kiểu mạng tinh thể) hoặc lực hút tĩnh điện giữa ion và những người khác phân tử.
Trước khi đề cập đến các loại khác nhau của lực Van der Waals, điều quan trọng là phải hiểu phân cực hóa học là gì. Tính phân cực hóa học là đặc tính của các phân tử có xu hướng phân tách các điện tích trong cấu trúc của chúng.Nó là một tính chất liên quan chặt chẽ đến lực liên phân tử (chẳng hạn như lực của Van der Waals), với sự hòa tan và với những điểm của dung hợp Y sôi. Tùy thuộc vào độ phân cực, các phân tử có thể được phân loại thành:
- Các phân tử cực. Chúng được hình thành bởi nguyên tử với độ âm điện rất khác nhau. Nguyên tử có độ âm điện lớn nhất sẽ thu hút điện tử của liên kết và được để lại với mật độ điện tích âm trên nó. Mặt khác, nguyên tử có độ âm điện nhỏ hơn sẽ có mật độ điện tích dương trên đó. Sự phân bố điện tích này cuối cùng sẽ dẫn đến sự hình thành lưỡng cực (hệ hai điện tích trái dấu và có độ lớn bằng nhau).
- Phân tử không phân cực. Chúng được tạo thành từ các nguyên tử có độ âm điện bằng nhau nên tất cả các nguyên tử đều hút các electron của liên kết theo cùng một phương.
Một yếu tố cũng quyết định độ phân cực của phân tử là tính đối xứng của phân tử. Có những phân tử được tạo thành từ những nguyên tử có độ âm điện khác nhau nhưng không phân cực. Điều này xảy ra bởi vì khi các mật độ điện tích khác nhau của các phần của phân tử được thêm vào, chúng sẽ triệt tiêu và dẫn đến mômen lưỡng cực rỗng.
Vì vậy, sức mạnh của Van der Waals thể hiện theo ba cách cụ thể:
- Lực hút Keesom (tương tác lưỡng cực-lưỡng cực). Chúng là tương tác giữa các phân tử phân cực, tức là phân cực vĩnh viễn. Do đó, các phân tử này có cực dương (với mật độ điện tích dương 𝛅 +) và cực âm (với mật độ điện tích âm 𝛅–), và chúng được định hướng sao cho cực dương tiến tới cực âm.
- Tạm biệt các lực hấp dẫn (tương tác lưỡng cực cảm ứng lưỡng cực vĩnh viễn). Chúng diễn ra giữa một phân tử phân cực và một phân tử cực, nhưng điều đó thể hiện một sự phân cực cảm ứng. Trong loại tương tác này, lưỡng cực tạo ra một lưỡng cực thoáng qua trong phân tử cực.
- Lực tán xạ Luân Đôn (lưỡng cực cảm ứng-lưỡng cực). Chúng là tương tác xảy ra giữa các phân tử bất cực. Sự chuyển động của các electron trong các phân tử này tạo ra các lưỡng cực nhất thời, gây ra một số lực hút giữa chúng. Chúng là những tương tác rất yếu.
Tất cả các lực liên phân tử này được gọi là lực Van der Waals, một cái tên thể hiện sự tôn kính đối với nhà vật lý người Hà Lan Johannes Diderik van der Waals (1837-1923), người đầu tiên đề xuất tác dụng của chúng trong phương trình trạng thái của một chất khí (được gọi là phương trình Van der Waals) vào năm 1873. Vì phát hiện này, ông đã được trao giải Nobel Vật lý năm 1910.
Đặc điểm của Lực lượng Van der Waals
Lực Van der Waals phát triển theo độ dài của đầu không phân cực của một chất.
Lực lượng Van der Waals nói chung yếu trong sự so sánh với liên kết hóa học thông thường, điều này không ngăn cản chúng trở thành nền tảng cho các lĩnh vực khác nhau của thuộc vật chất, các sinh vật học và kỹ thuật. Cảm ơn họ nhiều các hợp chất hóa học Có thể định nghĩa được.
Lực lượng của Van der Waals phát triển cùng với chiều dài của đầu không cực của một chất, vì chúng được tạo ra bởi sự tương quan giữa các phân cực dao động giữa các nguyên tử, phân tử hoặc các bề mặt lân cận, một hệ quả của động lực lượng tử.
Chúng thể hiện tính dị hướng, nghĩa là, các tính chất của chúng thay đổi tùy thuộc vào hướng của các phân tử: nó thường phụ thuộc vào việc chúng hấp dẫn hay đẩy.
Các lực này là yếu nhất xảy ra giữa các phân tử trong Thiên nhiên: Chỉ cần 0,1 đến 35 kJ / mol năng lượng để vượt qua chúng. Tuy nhiên, chúng rất quan trọng để hình thành chất đạm.