Van der Waalsove sily vytvárajú elektrostatické väzby medzi molekulami. Medzimolekulárne väzby vrátane Van der Waalsových väzieb držia molekuly pohromade v kvapalinách a tuhých látkach a sú zodpovedné za javy, ako je povrchové napätie v kvapalinách a kryštály v tuhých látkach. Medzimolekulové sily sú oveľa slabšie ako vnútorné sily, ktoré držia atómy pohromade v molekulách, ale stále sú dosť silné na to, aby ovplyvnili správanie a vlastnosti mnohých materiálov.
TL; DR (príliš dlhý; Nečítali)
Elektrostatické Van de Waalsove sily pôsobia medzi molekulami na slabé väzby. Typy Van der Waalsových síl, najsilnejšie až najslabšie, sú dipól-dipólové sily, dipólom indukované dipólové sily a Londonove disperzné sily. Vodíková väzba je založená na type sily dipól-dipól, ktorá je obzvlášť silná. Tieto sily pomáhajú určovať fyzikálne vlastnosti materiálov.
Typy síl Van der Waals
Tri typy Van der Waalsových síl, najsilnejšie až najslabšie, sú dipól-dipólové sily, dipólom indukované dipólové sily a londýnske disperzné sily. Dipóly sú polárne molekuly so záporne a kladne nabitými pólmi na opačných koncoch molekuly. Záporný pól jednej molekuly priťahuje kladný pól inej molekuly a vytvára elektrostatickú väzbu dipól-dipól.
Keď sa nabitá molekula dipólu priblíži k neutrálnej molekule, indukuje v neutrálnej molekule opačný náboj a opačné náboje priťahujú a vytvárajú dipólom indukovanú dipólovú väzbu. Keď sa dve neutrálne molekuly stanú dočasnými dipólmi, pretože sa ich elektróny zhromažďujú na jednej strane molekuly, neutrálne molekuly sú priťahované elektrostatickými silami nazývanými Londonove disperzné sily a môžu vytvárať zodpovedajúce väzba.
Londýnske disperzné sily sú v malých molekulách slabé, ale u väčších molekúl sa ich sila zvyšuje veľa z elektrónov je porovnateľne ďaleko od kladne nabitého jadra a môže sa nimi pohybovať okolo. Vo výsledku sa môžu zhromažďovať asymetrickým spôsobom okolo molekuly, čo vytvára dočasný dipólový efekt. Pre veľké molekuly sa londýnske disperzné sily stávajú významným faktorom ich správania.
Keď dipólová molekula obsahuje atóm vodíka, môže vytvárať obzvlášť silnú väzbu dipól-dipól, pretože atóm vodíka je malý a kladný náboj je koncentrovaný. Vďaka zvýšenej pevnosti väzby je to zvláštny prípad, ktorý sa nazýva vodíková väzba.
Ako pôsobia sily van der Waalsa na materiály
V plynoch pri izbovej teplote sú molekuly príliš ďaleko od seba a majú príliš veľa energie na to, aby na ne pôsobili medzimolekulárne Van der Waalsove sily. Tieto sily sa stávajú dôležitými pre kvapaliny a pevné látky, pretože molekuly majú menej energie a sú si bližšie pri sebe. Van der Waalsove sily patria medzi intermolekulárne sily, ktoré držia kvapaliny a pevné látky pohromade a dodávajú im ich charakteristické vlastnosti.
V kvapalinách sú medzimolekulové sily stále príliš slabé na to, aby udržali molekuly na danom mieste. Molekuly majú dostatok energie na to, aby opakovane vytvorili a prerušili medzimolekulárne väzby, kĺzali okolo seba a dostali formu svojej nádoby. Napríklad vo vode sú molekuly bipólu tvorené záporne nabitým atómom kyslíka a dvoma kladne nabitými atómami vodíka. Vodné dipóly tvoria silné vodíkové väzby držiace molekuly vody pohromade. Výsledkom je, že voda má vysoké povrchové napätie, vysoké odparovacie teplo a porovnateľne vysoký bod varu pre hmotnosť molekuly.
V tuhých látkach majú atómy príliš málo energie na to, aby rozbili väzby medzimolekulových síl, a sú držané spolu s malým pohybom. Okrem Van der Waalsových síl môže byť správanie molekúl pevných látok ovplyvnené aj ďalšími medzimolekulovými silami, ako sú napríklad sily vytvárajúce iónové alebo kovové väzby. Sily držia molekuly pevných látok v kryštálových mriežkach, ako sú diamanty, v kovoch, ako je meď, v homogénnych pevných látkach, ako je sklo, alebo v pružných pevných látkach, ako sú plasty. Zatiaľ čo silné chemické väzby, ktoré držia atómy pohromade v molekulách, určujú chemické vlastnosti materiálov intermolekulárne sily vrátane Van der Waalsových síl ovplyvňujú fyzikálne charakteristiky.