Van der Waalso jėgos sudaro molekulių elektrostatinius ryšius. Tarpmolekuliniai ryšiai, įskaitant Van der Waalso ryšius, sulaiko molekules skysčiuose ir kietosiose dalyse ir yra atsakingi už tokius reiškinius kaip paviršiaus įtampa skysčiuose ir kristalai kietosiose dalyse. Tarpmolekulinės jėgos yra daug silpnesnės nei vidinės jėgos, kurios molekulėse laikosi atomus, tačiau jos vis tiek yra pakankamai stiprios, kad galėtų paveikti daugelio medžiagų elgesį ir savybes.
TL; DR (per ilgai; Neskaiciau)
Elektrostatinės Van de Waalso jėgos veikia tarp molekulių ir sukuria silpnus ryšius. Van der Waalso jėgų rūšys, stipriausios iki silpniausios, yra dipolio-dipolio jėgos, dipolio sukeltos dipolio jėgos ir Londono dispersijos jėgos. Vandenilio ryšys yra pagrįstas ypač galinga dipolio-dipolio jėgos rūšimi. Šios jėgos padeda nustatyti fizines medžiagų savybes.
Van der Waalso jėgų tipai
Trys Van der Waalso jėgų rūšys, stipriausios iki silpniausios, yra dipolio-dipolio jėgos, dipolio sukeltos dipolio jėgos ir Londono dispersijos jėgos. Dipoliai yra polinės molekulės su neigiamai ir teigiamai įkrautais poliais priešinguose molekulės galuose. Neigiamas vienos molekulės polius pritraukia kitos molekulės teigiamą polių, formuodamas elektrostatinį dipolio ir dipolio ryšį.
Kai įkrauta dipolio molekulė priartėja prie neutralios molekulės, ji neutralioje molekulėje sukelia priešingą krūvį, o priešingi krūviai pritraukia dipolio sukeltą dipolio jungtį. Kai dvi neutralios molekulės tampa laikinais dipoliais, nes jų elektronai atsitinka, kad kaupiasi vienoje molekulės pusėje, neutralias molekules traukia elektrostatinės jėgos, vadinamos Londono dispersijos jėgomis, ir jos gali suformuoti atitinkamą obligacija.
Londono dispersijos jėgos mažose molekulėse yra silpnos, tačiau jose didėja didesnių molekulių jėga daugelis elektronų yra palyginti toli nuo teigiamai įkrauto branduolio ir gali laisvai judėti aplinkui. Dėl to jie gali kauptis asimetriškai aplink molekulę, sukurdami laikiną dipolio efektą. Didelėms molekulėms Londono dispersijos jėgos tampa reikšmingu jų elgesio veiksniu.
Kai dipolio molekulėje yra vandenilio atomo, ji gali suformuoti ypač stiprią dipolio ir dipolio jungtį, nes vandenilio atomas yra mažas, o teigiamas krūvis yra koncentruotas. Padidėjęs ryšio stiprumas daro tai ypatingu atveju, vadinamu vandenilio ryšiu.
Kaip Van der Waalso jėgos veikia medžiagas
Kambario temperatūros dujose molekulės yra per toli viena nuo kitos ir turi per daug energijos, kad jas veiktų tarpmolekulinės Van der Waalso jėgos. Šios jėgos tampa svarbios skysčiams ir kietosioms medžiagoms, nes molekulės turi mažiau energijos ir yra arčiau viena kitos. Van der Waalso jėgos yra tarp tarpmolekulinių jėgų, laikančių skysčius ir kietąsias medžiagas ir suteikiančios joms būdingų savybių.
Skysčiuose tarpmolekulinės jėgos vis dar yra per silpnos, kad galėtų molekules laikyti vietoje. Molekulės turi pakankamai energijos pakartotinai užmegzti ir nutraukti tarpmolekulinius ryšius, slinkdamos viena pro kitą ir įgaudamos savo indo formą. Pavyzdžiui, vandenyje bipolio molekules sudaro neigiamai įkrautas deguonies atomas ir du teigiamai įkrauti vandenilio atomai. Vandens dipoliai sudaro stiprias vandenilio jungtis, kartu laikančias vandens molekules. Dėl to vandens paviršiaus įtempimas yra didelis, garavimo šiluma yra didelė ir molekulės svorio virimo temperatūra yra palyginti aukšta.
Kietosiose medžiagose atomai turi per mažai energijos, kad pertrauktų tarpmolekulinių jėgų ryšius, ir jie laikomi kartu su mažu judesiu. Be Van der Waalso jėgų, kietųjų dalelių molekulių elgesiui gali turėti įtakos kitos tarpmolekulinės jėgos, pavyzdžiui, tos, kurios sudaro jonines ar metalines jungtis. Jėgos palaiko kietųjų medžiagų molekules kristalinėse gardelėse, tokiose kaip deimantai, metaluose, pavyzdžiui, varyje, vienalytėse kietosiose dalyse, tokiose kaip stiklas, arba lanksčiose kietosiose medžiagose, tokiose kaip plastikas. Nors stiprios cheminės jungtys, laikančios atomus molekulėse, lemia chemines savybes medžiagų, tarpmolekulinės jėgos, įskaitant Van der Waalso jėgas, daro įtaką fizinei charakteristikos.