Sisu
Van der Waalsi jõud moodustavad molekulide vahel elektrostaatilised sidemed. Molekulidevahelised sidemed, sealhulgas Van der Waalsi sidemed, hoiavad molekule vedelikes ja tahketes ainetes ning vastutavad selliste nähtuste eest nagu vedelike pindpinevus ja tahkete ainete kristallid. Molekulidevahelised jõud on palju nõrgemad kui molekulides aatomeid koos hoidvad sisejõud, kuid nad on siiski piisavalt tugevad, et mõjutada paljude materjalide käitumist ja omadusi.
TL; DR (liiga pikk; ei lugenud)
Elektrostaatilised Van de Waalsi jõud mõjutavad molekule vahel nõrkade sidemete moodustamiseks. Van der Waalsi jõudude tüübid, tugevaimad kuni nõrgemad, on dipool-dipooljõud, dipool-indutseeritud dipooljõud ja Londoni dispersioonijõud. Vesinikside põhineb teatud tüüpi dipool-dipooljõul, mis on eriti võimas. Need jõud aitavad kindlaks teha materjalide füüsikalisi omadusi.
Van der Waalsi vägede tüübid
Kolm tüüpi van der Waalsi jõude, kõige tugevamast kuni nõrgemini, on dipool-dipooljõud, dipool-indutseeritud dipooljõud ja Londoni dispersioonijõud. Dipoolid on polaarsed molekulid, mille molekuli vastasotstes on negatiivselt ja positiivselt laetud poolused. Ühe molekuli negatiivne poolus meelitab teise molekuli positiivset poolust, moodustades elektrostaatilise dipool-dipoolsideme.
Kui laetud dipoolimolekul jõuab neutraalse molekuli lähedale, indutseerib see neutraalses molekulis vastupidise laengu ja vastupidised laengud meelitavad moodustama dipoolist indutseeritud dipoolsideme. Kui kahest neutraalsest molekulist saavad ajutised dipoolid, kuna nende elektronid kogunevad molekuli ühel küljel, meelitatakse neutraalseid molekule elektrostaatiliste jõududega, mida nimetatakse Londoni dispersioonijõududeks, ja nad võivad moodustada vastava sideme.
Londoni dispersioonijõud on väikestes molekulides nõrgad, kuid suurenevad nende tugevus suuremates molekulides, kus paljud elektronid on positiivse laenguga tuumast suhteliselt kaugel ja vabalt liikuvad. Selle tagajärjel võivad nad koguneda molekuli ümber asümmeetriliselt, luues ajutise dipooliefekti. Suurte molekulide jaoks muutuvad Londoni dispersioonijõud nende käitumises oluliseks teguriks.
Kui dipoolmolekul sisaldab vesinikuaatomit, võib see moodustada eriti tugeva dipool-dipoolsideme, kuna vesinikuaatom on väike ja positiivne laeng on kontsentreeritud. Sideme suurenenud tugevus muudab selle erijuhuks, mida nimetatakse vesiniksidemeks.
Kuidas Van der Waals sunnib materjale
Toatemperatuuril olevates gaasides on molekulid üksteisest liiga kaugel ja neil on liiga palju energiat, et neid mõjutaksid molekulidevahelised Van der Waalsi jõud. Need jõud muutuvad vedelike ja tahkete ainete jaoks oluliseks, kuna molekulidel on vähem energiat ja nad asuvad üksteisele lähemal. Van der Waalsi jõud kuuluvad molekulidevaheliste jõudude hulka, mis hoiavad vedelikke ja tahkeid aineid koos ning annavad neile iseloomulikud omadused.
Vedelikes on molekulidevahelised jõud endiselt molekulide paigal hoidmiseks liiga nõrgad. Molekulidel on piisavalt energiat, et korduvalt moodustada ja murda molekulidevahelisi sidemeid, libistades neist üksteisest mööda ja saades oma mahuti. Näiteks koosnevad vees bipoolimolekulid negatiivselt laetud hapnikuaatomist ja kahest positiivselt laetud vesinikuaatomist. Vesidipoolid moodustavad tugevaid vesiniksidemeid, hoides veemolekule koos. Selle tagajärjel on vees kõrge pindpinevus, suur aurustumissoojus ja molekuli kaalu suhteliselt kõrge keemistemperatuur.
Tahketes ainetes on aatomitel liiga vähe energiat molekulidevaheliste jõudude sidemete purustamiseks ja neid hoitakse koos vähese liikumisega. Lisaks Van der Waalsi jõududele võivad tahkete ainete molekulide käitumist mõjutada ka muud molekulidevahelised jõud, näiteks need, mis moodustavad ioonilisi või metallilisi sidemeid. Need jõud hoiavad tahkete ainete molekule kristallvõredes nagu teemandid, metallides nagu vask, homogeensetes kuivainetes nagu klaas või elastsetes kuivainetes nagu plast. Ehkki tugevad keemilised sidemed, mis hoiavad aatomeid koos molekulides, määravad materjalide keemilised omadused, mõjutavad molekulidevahelised jõud, sealhulgas Van der Waalsi jõud, füüsikalisi omadusi.