范德华力

化学

2022

我们解释了范德瓦尔斯力是什么以及它们在哪些情况下表现出来。还有,他们为什么会有这样的名字和他们的特点。

范德华力是一种分子间力。

什么是范德瓦尔斯力?

它被称为范德华力或范德华相互作用对某种类型的分子间吸引力或排斥力,与产生原子键的力不同(离子, 金属的 或者 共价的 晶格类型)或之间的静电吸引力 离子 和别的 分子.

在提及不同类型的范德华力之前,了解什么是化学极性很重要。化学极性是分子的一种特性,它们倾向于在其结构中分离电荷。它是一种与分子间作用力(如范德华力)密切相关的性质,具有 溶解度 并与点 融合沸腾.根据极性,分子可分为:

  • 极性分子。它们由 原子 具有非常不同的电负性。具有最高电负性的原子吸引 电子 键,并在其上留下负电荷密度。另一方面,电负性较低的原子上将具有正电荷密度。这种电荷分布最终会导致偶极子的形成(两个符号相反且大小相等的电荷系统)。
  • 非极性分子。它们由具有相等电负性的原子组成,因此所有原子都以相同的方式吸引键的电子。

    决定分子极性的一个因素是分子对称性。有些分子由不同电负性的原子组成,但它们不是极性的。这是因为当分子各部分的不同电荷密度相加时,它们相互抵消并导致偶极矩为零。

因此,范德瓦尔斯的力量以三种特定的方式表现出来:

  • Keesom 吸引力(偶极-偶极相互作用)。它们是极性分子之间的相互作用,即永久极化。因此,这些分子具有正极(具有正电荷密度𝛅+)和负极(具有负电荷密度𝛅-),并且它们的取向使得正极接近负极。
  • 德拜吸引力(永久偶极诱导偶极相互作用)。它们发生在极性分子和非极性分子之间,但呈现出感应极性。在这种类型的相互作用中,偶极子会在非极性分子中引起瞬态偶极子。
  • 伦敦散射力(诱导偶极子诱导偶极子)。它们是发生在非极性分子之间的相互作用。这些分子中电子的运动会引起瞬态偶极子,从而在它们之间产生一些吸引力。它们是非常弱的相互作用。

所有这些分子间作用力都被称为范德华力,这个名称是为了向荷兰物理学家约翰内斯·迪德里克·范德瓦尔斯(Johannes Diderik van der Waals,1837-1923)致敬,他是第一个在气体状态方程(称为1873 年范德瓦尔斯方程)。由于这一发现,他于 1910 年获得诺贝尔物理学奖。

范德华力的特征

范德华力随着物质非极性端的长度而增加。

范德华力一般较弱 比较化学链接 普通的,这并不妨碍它们成为各个领域的基础 身体的, 这 生物学 和工程。感谢他们很多 化合物 可以定义。

范德瓦尔斯的力量随着 长度 a的非极性端 物质,因为它们是由原子、分子或附近表面之间波动的极化之间的相关性引起的,这是量子动力学的结果。

它们表现出各向异性,也就是说,它们的性质根据分子的方向而变化:这通常取决于它们是有吸引力的还是排斥的。

这些力是发生在分子间的最弱的力 自然:克服它们只需要 0.1 到 35 kJ/mol 的能量。然而,它们对于形成 蛋白质.

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