المحتوى
تشكل قوى فان دير فال روابط الكتروستاتيكية بين الجزيئات. تجمع الروابط بين الجزيئات بما في ذلك روابط Van der Waals الجزيئات معًا في السوائل والمواد الصلبة وتكون مسؤولة عن ظواهر مثل التوتر السطحي في السوائل والبلورات في المواد الصلبة. القوى الجزيئية أضعف بكثير من القوى الداخلية التي تجمع الذرات في الجزيئات ، لكنها لا تزال قوية بما يكفي للتأثير على سلوك وخصائص العديد من المواد.
TL ؛ DR (طويل جدًا ؛ لم يقرأ)
تعمل قوى Van de Waals الإلكتروستاتيكية على العمل بين الجزيئات لتشكيل روابط ضعيفة. أنواع قوى Van der Waals ، من الأقوى إلى الأضعف ، هي قوات ثنائي القطب ثنائية القطب ، قوى ثنائي القطبية المستحثة ثنائي القطب وقوات تشتت لندن. تعتمد رابطة الهيدروجين على نوع من قوة ثنائي القطب ثنائي القطب تكون قوية بشكل خاص. تساعد هذه القوى في تحديد الخصائص الفيزيائية للمواد.
أنواع قوات فان دير فال
هناك ثلاثة أنواع من قوى Van der Waals ، من الأقوى إلى الأضعف ، هي قوات ثنائي القطب وثاني أقطاب ثنائية القطب ناتجة وقوى تشتت لندن. الثنائيات هي جزيئات قطبية لها أقطاب سالبة وإيجابية في طرفي نقيض الجزيء. يجذب القطب السلبي لأحد الجزيئات القطب الموجب لجزيء آخر ، مكونًا رابطة ثنائية القطب ثنائية القطب.
عندما يقترب جزيء ثنائي القطب مشحون من جزيء محايد ، فإنه يحرض شحنة معاكسة في جزيء محايد ، وتجتذب الشحنات المعاكسة لتشكيل رابطة ثنائية القطب مستحثة بالثنائي القطب. عندما يصبح جزيئان محايدان ثنائيات مؤقتة لأن إلكتروناتهما تتجمع على جانب واحد من الجزيء ، تنجذب الجزيئات المحايدة بقوى إلكتروستاتيكية تسمى قوى تشتت لندن ، ويمكن أن تشكل رابطة مماثلة.
تكون قوى تشتت لندن ضعيفة في الجزيئات الصغيرة ، لكنها تزداد قوة في الجزيئات الأكبر حجمًا حيث تكون كثيرًا من الإلكترونات بعيدة نسبيًا عن النواة الموجبة الشحنة وتكون حرة في التحرك. نتيجة لذلك ، قد يتجمعون بطريقة غير متناظرة حول الجزيء ، مما يخلق تأثير ثنائي القطب مؤقت. بالنسبة للجزيئات الكبيرة ، تصبح قوى تشتت لندن عاملاً هامًا في سلوكها.
عندما يحتوي جزيء ثنائي القطب على ذرة هيدروجين ، يمكن أن يشكل رابطة قوية ثنائية القطب ثنائية الأقطاب ، لأن ذرة الهيدروجين صغيرة وتتركز الشحنة الموجبة. زيادة قوة الرابطة تجعل هذه حالة خاصة تسمى رابطة الهيدروجين.
كيف تؤثر قوات فان دير فال على المواد
في الغازات في درجة حرارة الغرفة ، تكون الجزيئات متباعدة للغاية ولديها طاقة كبيرة للغاية بحيث لا تتأثر بقوى فان دير فال الجزيئية. هذه القوى تصبح مهمة للسوائل والمواد الصلبة لأن الجزيئات لديها طاقة أقل وأقرب من بعضها البعض. تعد قوى Van der Waals من بين القوى الجزيئية التي تجمع السوائل والمواد الصلبة معًا وتعطيها خصائصها المميزة.
في السوائل ، لا تزال القوى الجزيئية أضعف من أن تمسك الجزيئات في مكانها. تمتلك الجزيئات طاقة كافية لتكوين الروابط بين الجزيئات وكسرها مرارًا وتكرارًا بعضها البعض وتأخذ شكل الحاوية الخاصة بها. على سبيل المثال ، في الماء ، تتكون جزيئات ثنائي القطب من ذرة أكسجين سالبة الشحنة واثنين من ذرات الهيدروجين المشحونة إيجابيا. تشكل ثنائيات أقطاب الماء روابط هيدروجينية قوية تمسك جزيئات الماء ببعضها. نتيجة لذلك ، يكون للمياه توتر سطحي عالٍ ، حرارة تبخر عالية ، ونقطة غليان مرتفعة نسبياً لوزن الجزيء.
في المواد الصلبة ، تمتلك الذرات طاقة أقل من أن تكسر أواصر القوى بين الجزيئات ، وهي موصولة مع حركة صغيرة. بالإضافة إلى قوى Van der Waals ، قد يتأثر سلوك جزيئات المواد الصلبة بقوى الجزيئات الأخرى ، مثل تلك التي تشكل روابط أيونية أو معدنية. تمسك القوى جزيئات المواد الصلبة في المشابك البلورية مثل الماس ، في المعادن مثل النحاس ، في المواد الصلبة المتجانسة مثل الزجاج أو في مواد صلبة مرنة مثل البلاستيك. في حين أن الروابط الكيميائية القوية التي تجمع الذرات في الجزيئات تحدد الخصائص الكيميائية للمواد ، فإن القوى الجزيئية بما في ذلك قوى فان دير فال تؤثر على الخصائص الفيزيائية.