Van der Waalsovy síly tvoří elektrostatické vazby mezi molekulami. Intermolekulární vazby včetně Van der Waalsových vazeb drží molekuly pohromadě v kapalinách a pevných látkách a jsou odpovědné za jevy, jako je povrchové napětí v kapalinách a krystaly v pevných látkách. Mezimolekulární síly jsou mnohem slabší než vnitřní síly, které drží atomy pohromadě v molekulách, ale stále jsou dostatečně silné, aby ovlivnily chování a vlastnosti mnoha materiálů.
TL; DR (příliš dlouhý; Nečetl)
Elektrostatické Van de Waalsovy síly působí mezi molekulami a vytvářejí slabé vazby. Typy Van der Waalsových sil, nejsilnější až nejslabší, jsou dipól-dipólové síly, dipólem indukované dipólové síly a Londonovy disperzní síly. Vodíková vazba je založena na typu dipól-dipólové síly, která je obzvláště silná. Tyto síly pomáhají určovat fyzikální vlastnosti materiálů.
Druhy Van der Waalsových sil
Tři typy Van der Waalsových sil, nejsilnější až nejslabší, jsou dipól-dipólové síly, dipólem indukované dipólové síly a Londonovy disperzní síly. Dipóly jsou polární molekuly se záporně a kladně nabitými póly na opačných koncích molekuly. Záporný pól jedné molekuly přitahuje kladný pól jiné molekuly a vytváří elektrostatickou vazbu dipól-dipól.
Když se nabitá molekula dipólu přiblíží neutrální molekule, indukuje v neutrální molekule opačný náboj a opačné náboje přitahují a vytvářejí dipólovou vazbu indukovanou dipóly. Když se dvě neutrální molekuly stanou dočasnými dipóly, protože se jejich elektrony shromažďují na jedné straně molekuly, neutrální molekuly jsou přitahovány elektrostatickými silami nazývanými Londonovy disperzní síly a mohou tvořit odpovídající pouto.
Londýnské disperzní síly jsou u malých molekul slabé, ale u větších molekul, kde jsou, se zvyšuje jejich síla mnoho z elektronů je poměrně daleko od kladně nabitého jádra a mohou se volně pohybovat kolem. Ve výsledku se mohou asymetricky shromažďovat kolem molekuly a vytvářet dočasný dipólový efekt. U velkých molekul se londýnské disperzní síly stávají významným faktorem jejich chování.
Pokud molekula dipólu obsahuje atom vodíku, může vytvořit obzvláště silnou vazbu dipól-dipól, protože atom vodíku je malý a pozitivní náboj je koncentrován. Zvýšená pevnost vazby činí z tohoto zvláštního případu, který se nazývá vodíková vazba.
Jak síly Van der Waalsa ovlivňují materiály
V plynech při pokojové teplotě jsou molekuly příliš daleko od sebe a mají příliš mnoho energie, aby mohly být ovlivněny mezimolekulárními Van der Waalsovými silami. Tyto síly se stávají důležitými pro kapaliny a pevné látky, protože molekuly mají méně energie a jsou si bližší. Van der Waalsovy síly patří mezi mezimolekulární síly, které drží kapaliny a pevné látky pohromadě a dávají jim jejich charakteristické vlastnosti.
V kapalinách jsou mezimolekulární síly stále příliš slabé na to, aby udržely molekuly na místě. Molekuly mají dostatek energie na to, aby opakovaně vytvářely a rozbíjely mezimolekulární vazby, klouzaly kolem sebe a měly podobu své nádoby. Například ve vodě jsou molekuly bipolu tvořeny záporně nabitým atomem kyslíku a dvěma kladně nabitými atomy vodíku. Vodní dipóly tvoří silné vodíkové vazby, které drží molekuly vody pohromadě. Výsledkem je, že voda má vysoké povrchové napětí, vysoké odpařovací teplo a relativně vysokou teplotu varu pro hmotnost molekuly.
V pevných látkách mají atomy příliš málo energie na to, aby rozbily vazby mezimolekulárních sil, a jsou drženy pohromadě s malým pohybem. Kromě Van der Waalsových sil může být chování molekul pevných látek ovlivněno dalšími mezimolekulárními silami, jako jsou ty, které tvoří iontové nebo kovové vazby. Síly drží molekuly pevných látek v krystalových mřížkách, jako jsou diamanty, v kovech, jako je měď, v homogenních pevných látkách, jako je sklo, nebo v pružných pevných látkách, jako jsou plasty. Zatímco silné chemické vazby, které drží atomy pohromadě v molekulách, určují chemické vlastnosti materiálů ovlivňují mezimolekulární síly včetně Van der Waalsových sil fyzikální charakteristiky.