kenzaza/iStock/GettyImages

Van der Waals-krachten vormen elektrostatische bindingen tussen moleculen. Deze intermoleculaire interacties – dipool-dipool, dipool-geïnduceerde en London-dispersie – houden vloeistoffen en vaste stoffen bij elkaar en beïnvloeden eigenschappen zoals oppervlaktespanning en kristalstructuur. Hoewel ze zwakker zijn dan covalente bindingen, bepalen ze op beslissende wijze het gedrag van veel materialen.

TL;DR

Van der Waals-krachten zijn zwakke elektrostatische interacties die moleculen binden. Van sterk naar zwak:dipool-dipool, dipool-geïnduceerd en Londense dispersie. Waterstofbruggen, een gespecialiseerde dipool-dipool-interactie, zijn bijzonder krachtig en bepalen belangrijke fysieke eigenschappen.

Soorten Van der Waals-krachten

1. Dipool-dipoolkrachten – Polaire moleculen met permanente positieve en negatieve uiteinden trekken elkaar aan, waardoor een stabiele elektrostatische binding ontstaat.

2. Door dipool geïnduceerde dipoolkrachten – Een polair molecuul induceert een tijdelijke dipool in een naburig niet-polair molecuul; de resulterende aantrekkingskracht is zwakker dan een echte dipool-dipoolbinding.

3. Londense verspreidingskrachten – Zelfs niet-polaire moleculen ervaren vluchtige verschuivingen in de elektronendichtheid, waardoor tijdelijke dipolen ontstaan die elkaar aantrekken. Deze krachten worden sterker in grotere moleculen met meer gedelokaliseerde elektronen.

Wanneer een waterstofatoom is gebonden aan een zeer elektronegatief element (F, O, N), wordt de resulterende sterke dipool-dipool-aantrekking een waterstofbinding genoemd. , een hoeksteen van de unieke eigenschappen van water.

Hoe de krachten van Van der Waals materialen beïnvloeden

In gassen liggen de moleculen ver uit elkaar en zijn ze te energetisch voor de Van der Waals-krachten om er toe te doen. In vloeistoffen blijven moleculen mobiel, waarbij ze herhaaldelijk zwakke bindingen vormen en verbreken, waardoor ze kunnen stromen terwijl ze nog steeds oppervlaktespanning en viscositeit vertonen. In vaste stoffen houdt de verminderde kinetische energie moleculen op hun plaats, en het cumulatieve effect van Van der Waals-interacties, naast ionische of metallische bindingen, definieert kristalroosters, glasachtige structuren en polymeerflexibiliteit.

Terwijl covalente bindingen de chemische identiteit dicteren, bepalen de krachten van Van der Waals dus het fysieke karakter (dichtheid, smeltpunt, hardheid) van het materiaal.