Съдържание
- TL; DR (Твърде дълго; Не четях)
- Видове сили на Ван дер Ваалс
- Как силите на Ван дер Ваал влияят върху материалите
Силите на Ван дер Ваалс образуват електростатични връзки между молекулите. Междумолекулните връзки, включително връзките на Ван дер Ваалс, държат молекулите заедно в течности и твърди частици и са отговорни за явления като повърхностното напрежение в течности и кристали в твърди частици. Междумолекулните сили са много по-слаби от вътрешните сили, които държат атомите заедно в молекулите, но те все още са достатъчно силни, за да повлияят на поведението и свойствата на много материали.
TL; DR (Твърде дълго; Не четях)
Електростатичните сили на Ван де Ваал действат между молекулите и образуват слаби връзки. Видовете сили на Ван дер Ваалс, най-силни до най-слаби, са диполно-диполните сили, диполните индуцирани диполни сили и лондонските дисперсионни сили. Водородната връзка се основава на вид дипол-диполна сила, която е особено мощна. Тези сили помагат да се определят физическите характеристики на материалите.
Видове сили на Ван дер Ваалс
Три вида сили на Ван дер Ваалс, най-силни до най-слаби, са диполно-диполните сили, диполните индуцирани диполни сили и лондонските дисперсионни сили. Диполите са полярни молекули с отрицателно и положително заредени полюси в противоположните краища на молекулата. Отрицателният полюс на една молекула привлича положителния полюс на друга молекула, образувайки електростатична дипол-диполна връзка.
Когато заредена диполна молекула се доближи до неутрална молекула, тя предизвиква противоположен заряд в неутралната молекула, а противоположните заряди привличат да образуват диполна индуцирана диполна връзка. Когато две неутрални молекули станат временни диполи, тъй като се случи, че техните електрони се събират от едната страна на молекулата, неутралните молекули се привличат с електростатични сили, наречени лондонски дисперсионни сили, и те могат да образуват съответна връзка.
Силите на дисперсия в Лондон са слаби в малки молекули, но те увеличават силата си в по-големи молекули, където много от електроните са сравнително далеч от положително зареденото ядро и са свободни да се движат наоколо. В резултат на това те могат да се събират по асиметричен начин около молекулата, създавайки временния диполен ефект. За големите молекули лондонските дисперсионни сили стават важен фактор в тяхното поведение.
Когато диполна молекула съдържа водороден атом, тя може да образува особено силна диполо-диполна връзка, тъй като водородният атом е малък и положителният заряд е концентриран. Повишената сила на връзката прави това специален случай, наречен водородна връзка.
Как силите на Ван дер Ваал влияят върху материалите
В газовете при стайна температура молекулите са твърде отдалечени и имат твърде много енергия, за да бъдат повлияни от междумолекулните сили на Ван дер Ваалс. Тези сили стават важни за течностите и твърдите вещества, защото молекулите имат по-малко енергия и са по-близо една до друга. Силите на Ван дер Ваалс са сред междумолекулните сили, които държат течности и твърди вещества заедно и им придават характерните им свойства.
В течностите междумолекулните сили са все още твърде слаби, за да задържат молекулите на място. Молекулите имат достатъчно енергия, за да правят многократно и да разкъсват междумолекулните връзки, плъзгайки се една покрай друга и да приемат формата на своя контейнер. Например във вода биполните молекули са съставени от отрицателно зареден кислороден атом и два положително заредени водородни атома. Водните диполи образуват силни водородни връзки, държащи водните молекули заедно. В резултат на това водата има високо повърхностно напрежение, висока топлина на изпаряване и сравнително висока точка на кипене за теглото на молекулата.
В твърдите частици атомите имат твърде малко енергия, за да разрушат връзките на междумолекулните сили и те се задържат заедно с малко движение. В допълнение към силите на Ван дер Ваалс, поведението на молекулите на твърдите вещества може да бъде повлияно от други междумолекулни сили, като тези, образуващи йонни или метални връзки. Силите задържат молекулите на твърди вещества в кристални решетки като диаманти, в метали като мед, в хомогенни твърди вещества като стъкло или в гъвкави твърди частици, като пластмаса. Докато силните химически връзки, които държат атомите заедно в молекулите, определят химичните характеристики на материалите, междумолекулните сили, включително силите на Ван дер Ваалс, влияят на физическите характеристики.