Van der Waalsove sile tvore elektrostatičke veze između molekula. Intermolekularne veze, uključujući Van der Waalsove veze, molekule drže zajedno u tekućinama i krutinama i odgovorne su za pojave kao što su površinski napon u tekućinama i kristali u krutinama. Intermolekularne sile mnogo su slabije od unutarnjih sila koje atome drže zajedno u molekulama, ali su i dalje dovoljno jake da utječu na ponašanje i svojstva mnogih materijala.
TL; DR (predugo; Nisam pročitao)
Elektrostatske Van de Waalsove sile djeluju između molekula stvarajući slabe veze. Vrste Van der Waalsovih sila, najjače do najslabije, su dipol-dipolne sile, dipol-inducirane dipolne sile i Londonske disperzijske snage. Vodikova se veza temelji na vrsti dipol-dipolne sile koja je posebno snažna. Te sile pomažu u određivanju fizikalnih karakteristika materijala.
Vrste Van der Waalsovih snaga
Tri vrste Van der Waalsovih sila, najjače i najslabije, su dipol-dipolne sile, dipol-inducirane dipolne sile i Londonske disperzijske sile. Dipoli su polarne molekule s negativno i pozitivno nabijenim polovima na suprotnim krajevima molekule. Negativni pol jedne molekule privlači pozitivni pol druge molekule, tvoreći elektrostatičku dipol-dipolnu vezu.
Kada se nabijena molekula dipola približi neutralnoj molekuli, ona inducira suprotni naboj u neutralnoj molekuli, a suprotni naboji privlače se da stvore dipol-induciranu dipolnu vezu. Kada dvije neutralne molekule postanu privremeni dipoli, jer se njihovi elektroni sakupljaju na jednoj strani molekule, neutralne molekule privlače elektrostatičke sile koje se nazivaju Londonske disperzijske sile i mogu stvoriti odgovarajuću veza.
Londonske disperzijske sile su slabe u malim molekulama, ali povećavaju snagu u većim molekulama gdje mnogi su se elektroni relativno udaljeni od pozitivno nabijene jezgre i mogu se slobodno kretati oko. Kao rezultat, oni se mogu asimetrično skupljati oko molekule, stvarajući privremeni dipolni efekt. Za velike molekule londonske disperzijske sile postaju značajan čimbenik u njihovom ponašanju.
Kad molekula dipola sadrži atom vodika, ona može stvoriti posebno jaku dipol-dipolnu vezu, jer je atom vodika mali, a pozitivni naboj koncentriran. Povećana čvrstoća veze čini ovo posebnim slučajem koji se naziva vodikova veza.
Kako Van der Waals utječe na materijale
U plinovima na sobnoj temperaturi molekule su predaleko i imaju previše energije da bi na njih utjecale intermolekularne Van der Waalsove sile. Te sile postaju važne za tekućine i krute tvari jer molekule imaju manje energije i bliže su jedna drugoj. Van der Waalsove sile su među intermolekularnim silama koje tekućine i krutine drže zajedno i daju im njihova karakteristična svojstva.
U tekućinama su međumolekularne sile još uvijek preslabe da bi zadržale molekule na mjestu. Molekule imaju dovoljno energije da opetovano stvaraju i prekidaju intermolekularne veze, klizeći jedna pored druge i poprimajući oblik svog spremnika. Na primjer, u vodi se molekule bipola sastoje od negativno nabijenog atoma kisika i dva pozitivno nabijena atoma vodika. Vodeni dipoli tvore jake vodikove veze koje molekule vode drže na okupu. Kao rezultat toga, voda ima visoku površinsku napetost, veliku toplinu isparavanja i razmjerno visoko vrelište za težinu molekule.
U čvrstim tijelima atomi imaju premalo energije za razbijanje veza intermolekularnih sila i drže se zajedno s malo pokreta. Pored Van der Waalsovih sila, na ponašanje molekula krutina mogu utjecati i druge intermolekularne sile, poput onih koje tvore ionske ili metalne veze. Sile drže molekule krutina u kristalnim rešetkama kao što su dijamanti, u metalima poput bakra, u homogenim krutinama poput stakla ili u fleksibilnim krutinama poput plastike. Dok jake kemijske veze koje atome drže zajedno u molekulama određuju kemijske karakteristike materijala, intermolekularne sile uključujući Van der Waalsove sile utječu na fizikalne karakteristike.