Wir erklären, was Van-der-Waals-Kräfte sind und in welchen Fällen sie sich manifestieren. Außerdem, warum haben sie einen solchen Namen und ihre Eigenschaften.
Was sind die Van-der-Waals-Kräfte?
Es ist bekannt als Van-der-Waals-Kräfte oder Van-der-Waals-Wechselwirkungen für eine bestimmte Art von anziehenden oder abstoßenden intermolekularen Kräften, die sich von denen unterscheiden, die Atombindungen erzeugen (ionisch, metallisch oder kovalent Gittertyp) oder die elektrostatische Anziehung zwischen Ionen und andere Moleküle.
Bevor wir die verschiedenen Arten von Van-der-Waals-Kräften erwähnen, ist es wichtig zu verstehen, was chemische Polarität ist. Chemische Polarität ist eine Eigenschaft von Molekülen, die dazu neigen, elektrische Ladungen in ihrer Struktur zu trennen.Es ist eine Eigenschaft, die eng mit intermolekularen Kräften (wie denen von Van der Waals) verbunden ist, mit dem Löslichkeit und mit den Punkten von Verschmelzung Ja Sieden. Je nach Polarität lassen sich die Moleküle einteilen in:
- Polare Moleküle. Sie werden gebildet von Atome mit sehr unterschiedlicher Elektronegativität. Das Atom mit der höchsten Elektronegativität zieht an Elektronen der Bindung und verbleibt mit einer negativen Ladungsdichte darauf. Andererseits weist das Atom mit geringerer Elektronegativität eine positive Ladungsdichte auf. Diese Ladungsverteilung führt schließlich zur Bildung eines Dipols (System aus zwei Ladungen mit entgegengesetztem Vorzeichen und gleicher Größe).
- Unpolare Moleküle. Sie bestehen aus Atomen mit gleicher Elektronegativität, sodass alle Atome die Elektronen der Bindung auf die gleiche Weise anziehen.
Ein Faktor, der auch die Polarität eines Moleküls bestimmt, ist die molekulare Symmetrie. Es gibt Moleküle, die aus Atomen unterschiedlicher Elektronegativität bestehen, die aber nicht polar sind. Dies geschieht, weil, wenn die unterschiedlichen Ladungsdichten der Teile des Moleküls addiert werden, sie sich aufheben und zu einem Null-Dipolmoment führen.
Die Kräfte von Van der Waals manifestieren sich also auf drei verschiedene Arten:
- Keesom-Anziehungskräfte (Dipol-Dipol-Wechselwirkungen). Sie sind Wechselwirkungen zwischen polaren Molekülen, also permanent polarisiert. Diese Moleküle haben also einen Pluspol (mit positiver Ladungsdichte 𝛅 +) und einen Minuspol (mit negativer Ladungsdichte 𝛅–) und sind so ausgerichtet, dass sich der Pluspol dem Minuspol nähert.
- Debye-Anziehungskräfte (permanente Dipol-induzierte Dipol-Wechselwirkungen). Sie finden zwischen einem polaren und einem apolaren Molekül statt, was jedoch eine induzierte Polarität darstellt. Bei dieser Wechselwirkung induziert der Dipol einen transienten Dipol im apolaren Molekül.
- Londoner Streukräfte (induzierter dipolinduzierter Dipol). Sie sind Wechselwirkungen, die zwischen apolaren Molekülen auftreten. Die Bewegung von Elektronen in diesen Molekülen induziert vorübergehende Dipole, die eine gewisse Anziehung zwischen ihnen verursachen. Sie sind sehr schwache Wechselwirkungen.
Alle diese intermolekularen Kräfte sind als Van-der-Waals-Kräfte bekannt, ein Name, der dem niederländischen Physiker Johannes Diderik van der Waals (1837-1923) huldigt, der als erster ihre Wirkungen in den Zustandsgleichungen eines Gases (bekannt als die Van-der-Waals-Gleichung) im Jahr 1873. Für diese Erkenntnis erhielt er 1910 den Nobelpreis für Physik.
Eigenschaften der Van-der-Waals-Kräfte
Van-der-Waals-Kräfte wachsen mit der Länge des unpolaren Endes einer Substanz.
Van-der-Waals-Kräfte sind im Allgemeinen schwach in Vergleich mit dem chemische Verbindungen gewöhnlich, was sie nicht daran hindert, für verschiedene Bereiche der körperlich, das Biologie und Ingenieurwesen. Dank ihnen vielen Chemische Komponenten kann definiert werden.
Van der Waals' Kräfte wachsen mit der Länge des unpolaren Endes von a Substanz, da sie durch Korrelationen zwischen schwankenden Polarisationen zwischen Atomen, Molekülen oder benachbarten Oberflächen verursacht werden, eine Folge der Quantendynamik.
Sie zeigen Anisotropie, d. h. ihre Eigenschaften variieren je nach Orientierung der Moleküle: Oft hängt es davon ab, ob sie anziehend oder abstoßend sind.
Diese Kräfte sind die schwächsten, die zwischen Molekülen im auftreten Natur: Es werden nur 0,1 bis 35 kJ / mol Energie benötigt, um sie zu überwinden. Sie sind jedoch entscheidend für die Bildung von Protein.