Van der Waals-erők elektrosztatikus kötéseket alkotnak a molekulák között. Az intermolekuláris kötések, köztük a Van der Waals-kötések, a folyadékokban és a szilárd anyagokban összetartják a molekulákat, és felelősek olyan jelenségekért, mint a folyadékok felületi feszültsége és a szilárd anyagok kristályai. Az intermolekuláris erők sokkal gyengébbek, mint a belső erők, amelyek az atomokat összetartják a molekulákban, de mégis elég erősek ahhoz, hogy befolyásolják sok anyag viselkedését és tulajdonságait.
TL; DR (túl hosszú; Nem olvastam)
Az elektrosztatikus Van de Waals erők a molekulák között gyenge kötéseket alkotnak. A Van der Waals-erők típusai a legerősebbtől a leggyengébbig a dipól-dipólus erők, a dipól által kiváltott dipólusok és a londoni diszperziós erők. A hidrogénkötés egy különösen erős dipól-dipól erő típusán alapul. Ezek az erők segítenek meghatározni az anyagok fizikai jellemzőit.
A Van der Waals erők típusai
A Van der Waals-erők három típusa, a legerősebbtől a leggyengébbig: a dipól-dipólus erők, a dipól által kiváltott dipólusok és a londoni diszperziós erők. A dipólusok olyan poláris molekulák, amelyek negatív és pozitív töltésű pólusokkal rendelkeznek a molekula ellenkező végén. Az egyik molekula negatív pólusa vonzza egy másik molekula pozitív pólusát, elektrosztatikus dipól-dipól kötést alkotva.
Amikor egy töltött dipólmolekula közel esik egy semleges molekulához, az ellentétes töltést indukál a semleges molekulában, és az ellenkező töltések vonzzák a dipól által kiváltott dipólkötést. Amikor két semleges molekula ideiglenes dipólussá válik, mivel elektronjaik véletlenül a molekula egyik oldalán, a a semleges molekulákat a londoni diszperziós erőknek nevezett elektrosztatikus erők vonzzák, és ezek megfelelőt alkothatnak kötvény.
A londoni diszperziós erők kis molekulákban gyengék, de nagyobb molekulákban erősek, ahol sok elektron viszonylag távol van a pozitív töltésű magtól és szabadon mozoghat körül. Ennek eredményeként aszimmetrikus módon gyűlhetnek össze a molekula körül, létrehozva az ideiglenes dipólus hatást. Nagy molekulák esetében a londoni diszperziós erők viselkedésük jelentős tényezőjévé válnak.
Ha egy dipólmolekula hidrogénatomot tartalmaz, különösen erős dipól-dipól kötést tud kialakítani, mert a hidrogénatom kicsi és a pozitív töltés koncentrálódik. A kötés megnövekedett ereje miatt ez egy speciális eset, amelyet hidrogénkötésnek hívnak.
Hogyan befolyásolják a Van der Waals erők az anyagokat
Szobahőmérsékletű gázokban a molekulák túl messze vannak egymástól, és túl sok energiájuk van ahhoz, hogy az intermolekuláris Van der Waals-erők befolyásolják őket. Ezek az erők fontossá válnak a folyadékok és a szilárd anyagok számára, mivel a molekulák kevesebb energiával rendelkeznek és közelebb vannak egymáshoz. A Van der Waals-erők az intermolekuláris erők közé tartoznak, amelyek a folyadékokat és a szilárd anyagokat összetartják, és megadják számukra a jellemző tulajdonságokat.
Folyadékokban az intermolekuláris erők még mindig túl gyengék ahhoz, hogy a molekulákat a helyükön tartsák. A molekulák elegendő energiával rendelkeznek ahhoz, hogy ismételten létrehozzák és megszakítsák az intermolekuláris kötéseket, egymás mellett csúsztatva tartályuk formáját öltsék. Például a vízben a bipólmolekulák negatív töltésű oxigénatomból és két pozitív töltésű hidrogénatomból állnak. A vízdipólusok erős hidrogénkötéseket képeznek, amelyek összetartják a vízmolekulákat. Ennek eredményeként a víz nagy felületi feszültséggel, nagy párolgási hővel és a molekulatömeg viszonylag magas forráspontjával rendelkezik.
A szilárd anyagokban az atomok túl kevés energiával rendelkeznek az intermolekuláris erők kötéseinek megszakításához, és kevés mozgással tartják őket össze. A Van der Waals-erők mellett a szilárd molekulák viselkedését más intermolekuláris erők is befolyásolhatják, például ionos vagy fémes kötéseket alkotó erők. Az erők megtartják a szilárd anyagok molekuláit kristályrácsokban, például gyémántokban, fémekben, például rézben, homogén szilárd anyagokban, például üvegben, vagy rugalmas szilárd anyagokban, például műanyagokban. Míg az atomokban a molekulákban összetartó erős kémiai kötések meghatározzák a kémiai jellemzőket anyagokból az intermolekuláris erők, beleértve a Van der Waals erőket is, befolyásolják a fizikai jellemzők.