Vad är Van der Waals styrkor?

4 Mins Read

Van der Waals krafter är de svaga krafterna som bidrar till intermolekylär bindning mellan molekyler. Molekyler innehar energi och deras elektroner är alltid i rörelse, så övergående koncentrationer av elektroner i en eller annan region leder till att elektriskt positiva regioner av en molekyl attraheras av en annan molekyls elektroner. På liknande sätt stöts negativt laddade regioner av en molekyl bort av negativt laddade regioner av en annan molekyl.

Van der Waals krafter är summan av de attraherande och frånstötande elektriska krafterna mellan atomer och molekyler. Dessa krafter skiljer sig från kovalenta och joniska kemiska bindningar eftersom de beror på fluktuationer i laddningstätheten hos partiklar. Exempel på van der Waals-krafter inkluderar vätebindning, dispersionskrafter och dipol-dipol-interaktioner.

Nyckelalternativ: Van der Waals Forces

Van der Waals krafter är avstånd -beroende krafter mellan atomer och molekyler som inte är associerade med kovalenta eller joniska kemiska bindningar.

Ibland används termen att omfatta alla intermolekylära krafter, även om vissa vetenskapsmän bara inkluderar Londons spridningskraft, Debye-kraft och Keesom-kraft.

Van der Waals krafter är de svagaste av de kemiska krafterna, men de spelar fortfarande en viktig roll i molekylernas egenskaper och i ytvetenskap.

Egenskaper för Van der Waals Forces

Vissa egenskaper visas av van der Waals krafter:

De är additiv.

De är svagare än antingen joniska eller kovalenta kemiska bindningar.

De är inte riktade.

De agerar bara över en mycket kort räckvidd. Interaktionen blir större när molekyler närmar sig.

De är oberoende av temperatur, med undantag för dipol- dipolinteraktioner.

Komponenter i Van der Waals styrkor

Van der Waals krafter är de svagaste intermolekylära krafterna. Deras styrka sträcker sig vanligtvis från 0,4 kilojoule per mol (kJ/mol) till 4 kJ/mol och verkar över avstånd på mindre än 0,6 nanometer (nm). När avståndet är mindre än 0,4 nm är nettoeffekten av krafterna frånstötande eftersom elektronmoln stöter bort varandra.

Det finns fyra stora bidrag till van der Waals styrkor:

Van der Waals styrkor, geckos och leddjur

Forskare har tagit fram torrt lim och tejp baserat på analys av gecko och spindelfötter. Klibbigheten är ett resultat av små kardborreliknande hårstrån och lipider som finns på geckofötter.

Geckofötter är klibbiga på grund av van der Waals-krafter, elektrostatiska krafter och lipider som finns på huden. Stephan Hoerold / Getty Images

Real-Life Spider-Man

2014 testade Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) sin gecko-inspirerat Geckskin, ett material baserat på setae av gecko fotkuddar och avsett att ge militär personal Spider-Man-liknande förmågor. En forskare på 220 pund som bar på ytterligare 45 pund redskap tog fram en 26 fot lång glasvägg med hjälp av två klätterpaddlar.

Forskare har hittat ett sätt att använda van der Waals krafter för att hjälpa människor att hålla fast vid släta ytor, som glas och väggar. OrangeDukeProductions / Get ty Images

Källor

Kellar, Autumn, et al. ”Bevis för Van der Waals vidhäftning i Gecko Setae.” Proceedings of the National Academy of Sciences, vol. 99, nr. 19, 2002, 12252–6. doi:10.1073/pnas.192252799.

Dzyaloshinskii, IE, et al. ”Allmän teori om Van der Waals styrkor.” Sovjetisk fysik Uspekhi, vol. 4, nr. 2, 1961. doi:10.1070/PU1961v004n02ABEH003330.

Israelachvili, J. Intermolekylära krafter och ytkrafter

. Academic Press, 1985.

Parsegian, VA Van der Waals Forces: En handbok för biologer, kemister, ingenjörer och fysiker.

Cambridge University Press, 2005.

Wolff, JO, Gorb, SN ”Fuktighetens inverkan på spindelns vidhäftningsförmåga

Philodromus dispar (Araneae, Philodromidae).” Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences

, vol . 279, nr. 1726, 2011. doi: 10.1098/rspb.2011.0505.

Du måste vara inloggad för att publicera en kommentar.