როგორ იკავებს ვან დერ ვაალის ძალები მოლეკულებს ერთად?

ვან დერ ვაალის ძალები ქმნიან ელექტროსტატიკურ კავშირებს მოლეკულებს შორის. ინტერმოლეკულური ობლიგაციები, ვან დერ ვაალის ბმულების ჩათვლით, ატარებს მოლეკულებს სითხეებსა და მყარ ნივთიერებებში და პასუხისმგებელია ისეთ მოვლენებზე, როგორიცაა სითხის ზედაპირული დაჭიმვა და მყარი კრისტალები. ინტერმოლეკულური ძალები გაცილებით სუსტია, ვიდრე შინაგანი ძალები, რომლებიც ატომებს ატარებენ მოლეკულებში, მაგრამ ისინი ჯერ კიდევ საკმარისად ძლიერია, რომ გავლენა მოახდინოს მრავალი მასალის ქცევასა და თვისებებზე.

TL; DR (ძალიან გრძელია; არ წავიკითხე)

ელექტროსტატიკური ვან დე ვალსი ძალებს მოქმედებს მოლეკულებს შორის და ქმნის სუსტ კავშირებს. ვან დერ ვაალის ძალების ტიპები, ყველაზე ძლიერიდან ყველაზე სუსტი, არის დიპოლური დიპოლური ძალები, დიპოლებით გამოწვეული დიპოლური ძალები და ლონდონის დისპერსიული ძალები. წყალბადის ბმა ემყარება დიპოლ-დიპოლური ძალის ტიპს, რომელიც განსაკუთრებით ძლიერია. ეს ძალები ხელს უწყობენ მასალების ფიზიკური მახასიათებლების განსაზღვრას.

ვან დერ ვაალის სამი ტიპი, ყველაზე ძლიერიდან ყველაზე სუსტი, არის დიპოლური დიპოლური ძალები, დიპოლებით გამოწვეული დიპოლური ძალები და ლონდონის დისპერსიული ძალები. დიპოლები არის პოლარული მოლეკულები უარყოფითად და დადებითად დამუხტული პოლუსებით მოლეკულის საპირისპირო ბოლოებში. ერთი მოლეკულის უარყოფითი პოლუსი იზიდავს სხვა მოლეკულის დადებით პოლუსს, წარმოქმნის ელექტროსტატიკური დიპოლური დიპოლური ბმა.

როდესაც დამუხტული დიპოლური მოლეკულა უახლოვდება ნეიტრალურ მოლეკულას, ის იწვევს საპირისპირო მუხტს ნეიტრალურ მოლეკულაში, ხოლო საპირისპირო მუხტები იზიდავს დიპოლით გამოწვეული დიპოლური ბმა. როდესაც ორი ნეიტრალური მოლეკულა ხდება დროებითი დიპოლი, რადგან მათი ელექტრონები ხდება მოლეკულის ერთ მხარეს, ნეიტრალური მოლეკულები იზიდავს ელექტროსტატიკური ძალებით, რომლებსაც ლონდონის დისპერსიული ძალები ეწოდება და მათ შეუძლიათ შექმნან შესაბამისი ობლიგაცია.

ლონდონის დისპერსიული ძალები მცირე მოლეკულებში სუსტია, მაგრამ ისინი ძლიერდებიან უფრო დიდ მოლეკულებში, სადაც ბევრი ელექტრონი შედარებით შორსაა დატვირთული ბირთვიდან და თავისუფლად მოძრაობს გარშემო. შედეგად, ისინი შეიძლება ასიმეტრიული გზით შეაგროვონ მოლეკულის გარშემო, შექმნან დროებითი დიპოლური ეფექტი. დიდი მოლეკულებისათვის ლონდონის დისპერსიული ძალები მნიშვნელოვანი ქცევა ხდება მათ ქცევაში.

როდესაც დიპოლის მოლეკულა შეიცავს წყალბადის ატომს, მას შეუძლია შექმნას განსაკუთრებით ძლიერი დიპოლ-დიპოლური კავშირი, რადგან წყალბადის ატომი მცირეა და დადებითი მუხტი კონცენტრირებულია. ობლიგაციის გაზრდილი სიმტკიცე ხდის მას განსაკუთრებულ შემთხვევას, რომელსაც უწოდებენ წყალბადის ბმას.

ოთახების ტემპერატურაზე გაზებში მოლეკულები ძალიან შორს არიან ერთმანეთთან და აქვთ ძალიან ბევრი ენერგია, რომ გავლენა მოახდინონ ინტერმოლეკულურ ვან დერ ვაალსის ძალებზე. ეს ძალები მნიშვნელოვანი ხდება სითხეებისა და მყარი მასალებისთვის, რადგან მოლეკულებს ნაკლები ენერგია აქვთ და უფრო ახლოს არიან ერთმანეთთან. ვან დერ ვაალის ძალებს შორისაა მოლეკულური ძალები, რომლებიც ერთმანეთთან იკავებენ სითხეებსა და მყარ ნივთიერებებს და ანიჭებენ მათ დამახასიათებელ თვისებებს.

სითხეებში, მოლეკულათა ძალები ჯერ კიდევ ძალიან სუსტია, რომ მოლეკულები არ შეიკავონ. მოლეკულებს აქვთ საკმარისი ენერგია, რომ განმეორებით შექმნან და გატეხონ ინტერმოლეკულური ბმები, გადაიჩეხო ერთმანეთზე და მიიღონ მათი ჭურჭლის ფორმა. მაგალითად, წყალში, ბიპოლის მოლეკულები შედგება უარყოფითად დამუხტული ჟანგბადის ატომიდან და ორი დადებითად დამუხტული წყალბადის ატომიდან. წყლის დიპოლები ქმნიან ძლიერ წყალბადის ობლიგაციებს, რომლებიც წყლის მოლეკულებს ერთად იკავებს. შედეგად, წყალს აქვს მაღალი ზედაპირული დაძაბულობა, აორთქლების მაღალი სითბო და შედარებით მაღალი დუღილის წერტილი მოლეკულის წონისთვის.

მყარ ნივთიერებებში ატომებს აქვთ ძალიან მცირე ენერგია, რომ გატეხონ ინტერმოლეკულური ძალების კავშირები და ისინი ერთმანეთთან მცირე მოძრაობით იკავებენ. ვან დერ ვაალის ძალების გარდა, მყარი ნივთიერებების მოლეკულების ქცევაზე შეიძლება გავლენა იქონიოს სხვა მოლეკულურმა ძალებმა, მაგალითად იონურმა ან მეტალურმა კავშირებმა. ძალებს აქვთ მყარი ნაწილაკების მოლეკულები ბროლის ბადეებში, როგორიცაა ბრილიანტები, ლითონებში, როგორიცაა სპილენძი, ერთგვაროვან მყარ ნივთიერებებში, როგორიცაა მინა ან მოქნილ მყარ ნივთიერებებში, როგორიცაა პლასტმასები. მიუხედავად იმისა, რომ ძლიერი ქიმიური ბმები, რომლებიც ატომებს ატარებენ მოლეკულებში, განსაზღვრავს ქიმიურ მახასიათებლებს მასალებისგან, ინტერმოლეკულური ძალები, ვან დერ ვაალის ძალების ჩათვლით, ახდენს გავლენას ფიზიკურზე მახასიათებლები