Силите на Ван дер Ваалс образуват електростатични връзки между молекулите. Междумолекулните връзки, включително връзките на Ван дер Ваалс, задържат молекулите заедно в течности и твърди вещества и са отговорни за явления като повърхностното напрежение в течностите и кристалите в твърдите вещества. Междумолекулните сили са много по-слаби от вътрешните сили, които държат атомите заедно в молекулите, но все пак са достатъчно силни, за да повлияят на поведението и свойствата на много материали.
TL; DR (твърде дълго; Не прочетох)
Електростатичните сили на Ван де Ваалс действат между молекулите, образувайки слаби връзки. Видовете сили на Ван дер Ваалс, най-силните до най-слабите, са дипол-диполни сили, индуцирани от дипол диполни сили и дисперсионни сили в Лондон. Водородната връзка се основава на тип дипол-диполна сила, която е особено мощна. Тези сили помагат да се определят физическите характеристики на материалите.
Видове сили на Ван дер Ваалс
Три типа сили на Ван дер Ваалс, най-силните до най-слабите, са дипол-диполни сили, индуцирани от дипол диполни сили и дисперсионни сили в Лондон. 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 индуцира противоположен заряд в неутралната молекула, а противоположните заряди се привличат, за да образуват индуцирана от дипол диполна връзка. Когато две неутрални молекули станат временни диполи, защото 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.
Лондонските дисперсионни сили са слаби при малките молекули, но те увеличават силата си при по-големите 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 дипол ефект. За големите молекули дисперсионните сили в Лондон стават важен фактор в тяхното поведение.
Когато диполната молекула съдържа водороден атом, тя може да образува особено силна дипол-диполна връзка, тъй като водородният атом е малък и положителният заряд е концентриран. Повишената якост на връзката прави това специален случай, наречен водородна връзка.
Как Ван дер Ваалс влияе върху материалите
В газовете със 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, тъй като молекулите имат по-малко енергия и са по-близо една до друга. Силите на Ван дер Ваалс са сред междумолекулните сили, които задържат течности и твърди вещества заедно и им придават характерните им свойства.
В течностите междумолекулните сили все още са твърде слаби, за да задържат молекулите на място. Молекулите имат достатъчно енергия за многократно създаване и разрушаване на междумолекулните връзки, плъзгайки се една след друга и приемайки формата на своя контейнер. Например във водата биполните молекули са изградени от отрицателно зареден кислороден атом и два положително заредени водородни атома. Водните диполи образуват силни водородни връзки, задържащи 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 тела атомите имат твърде малко енергия, за да разкъсат 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 твърдите вещества в кристални решетки като диаманти, в метали като мед, в хомогенни твърди вещества като стъкло или в гъвкави твърди вещества като пластмаси. 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.