Van der Vālsa spēki veido elektrostatiskās saites starp molekulām. Starpmolekulārās saites, ieskaitot Van der Vālsa saites, satur molekulas kopā šķidrumos un cietās daļās un ir atbildīgas par tādām parādībām kā virsmas spraigums šķidrumos un kristāli cietās daļās. Starpmolekulārie spēki ir daudz vājāki nekā iekšējie spēki, kas satur atomus kopā molekulās, taču tie joprojām ir pietiekami spēcīgi, lai ietekmētu daudzu materiālu uzvedību un īpašības.
TL; DR (pārāk ilgi; Nelasīju)
Elektrostatiskie Van de Waals spēki darbojas starp molekulām, veidojot vājas saites. Van der Vālsa spēku veidi, no spēcīgākajiem līdz vājākajiem, ir dipola-dipola spēki, dipola izraisīti dipola spēki un Londonas izkliedes spēki. Ūdeņraža saites pamatā ir īpaši spēcīgs dipola-dipola spēka tips. Šie spēki palīdz noteikt materiālu fiziskās īpašības.
Van der Vālsa spēku veidi
Trīs veidu Van der Waals spēki, no stiprākajiem līdz vājākajiem, ir dipola-dipola spēki, dipola izraisīti dipola spēki un Londonas izkliedes spēki. Dipoli ir polāras molekulas ar negatīvi un pozitīvi uzlādētiem poliem molekulas pretējos galos. Vienas molekulas negatīvais pols piesaista citas molekulas pozitīvo polu, veidojot elektrostatisko dipola-dipola saiti.
Kad lādēta dipola molekula tuvojas neitrālai molekulai, tā neitrālā molekulā inducē pretēju lādiņu, un pretējie lādiņi piesaista dipola izraisītas dipola saites veidošanos. Kad divas neitrālas molekulas kļūst par pagaidu dipolēm, jo to elektroni notiek, savācoties vienā molekulas pusē, neitrālās molekulas piesaista elektrostatiskie spēki, ko sauc par Londonas dispersijas spēkiem, un tie var veidot atbilstošu obligācija.
Londonas dispersijas spēki ir vāji mazās molekulās, bet tie palielina spēku lielākās molekulās, kur daudzi no elektroniem atrodas salīdzinoši tālu no pozitīvi uzlādētā kodola un var brīvi pārvietoties apkārt. Rezultātā tie var asimetriski savākties ap molekulu, radot pagaidu dipola efektu. Lielām molekulām Londonas dispersijas spēki kļūst par nozīmīgu faktoru viņu uzvedībā.
Ja dipola molekula satur ūdeņraža atomu, tā var veidot īpaši spēcīgu dipola-dipola saiti, jo ūdeņraža atoms ir mazs un pozitīvais lādiņš ir koncentrēts. Paaugstināta saites stiprība padara to par īpašu gadījumu, ko sauc par ūdeņraža saiti.
Kā Van der Vālsa spēki ietekmē materiālus
Gāzēs istabas temperatūrā molekulas atrodas pārāk tālu viena no otras un tām ir pārāk daudz enerģijas, lai tās varētu ietekmēt starpmolekulārie Van der Vālsa spēki. Šie spēki kļūst svarīgi šķidrumiem un cietām vielām, jo molekulām ir mazāk enerģijas un tās atrodas tuvāk viena otrai. Van der Vālsa spēki ir starp starpmolekulārajiem spēkiem, kas satur šķidrumus un cietās vielas un piešķir tām raksturīgās īpašības.
Šķidrumos starpmolekulārie spēki joprojām ir pārāk vāji, lai molekulas noturētu vietā. Molekulām ir pietiekami daudz enerģijas, lai atkārtoti izveidotu un pārtrauktu starpmolekulārās saites, slīdot garām viena otrai un iegūstot to konteinera formu. Piemēram, ūdenī bipola molekulas veido negatīvi lādēts skābekļa atoms un divi pozitīvi uzlādēti ūdeņraža atomi. Ūdens dipoli veido spēcīgas ūdeņraža saites, kas kopā satur ūdens molekulas. Tā rezultātā ūdenim ir augsts virsmas spraigums, augsts iztvaikošanas siltums un salīdzinoši augsta molekulmasas viršanas temperatūra.
Cietās daļās atomiem ir pārāk maz enerģijas, lai nojauktu starpmolekulāro spēku saites, un tie tiek turēti kopā ar nelielu kustību. Papildus Van der Vālsa spēkiem cieto vielu molekulu uzvedību var ietekmēt citi starpmolekulārie spēki, piemēram, tie, kas veido jonu vai metāla saites. Spēki satur cietvielu molekulas kristāla režģos, piemēram, dimantos, metālos, piemēram, varā, viendabīgās cietās daļās, piemēram, stiklā, vai elastīgās cietās daļās, piemēram, plastmasā. Kamēr spēcīgās ķīmiskās saites, kas satur atomus molekulās, nosaka ķīmiskās īpašības materiālu starpmolekulārie spēki, ieskaitot Van der Vālsa spēkus, ietekmē fizisko īpašības.