Apakah pasukan Van der Waals?



The Pasukan Van der Waals mereka adalah daya intermolecular sifat elektrik yang boleh menjadi menarik atau menjijikkan. Terdapat interaksi antara permukaan molekul atau atom, berbeza dari intipati dari ikatan ionik, kovalen dan logam yang terbentuk di dalam molekul.

Walaupun lemah, daya ini dapat menarik molekul gas; juga bahawa gas cecair, padatan dan semua cecair dan pepejal organik. Johannes Van der Waals (1873) adalah orang yang mengembangkan teori untuk menerangkan tingkah laku gas sebenar.

Dalam persamaan Van der Waals yang dipanggil untuk gas sebenar - (P. +  an2/ V2) (V - nb)) = nRT- dua pemalar diperkenalkan: pemalar b (iaitu, isipadu yang diduduki oleh molekul gas) dan "a", yang merupakan pemalar empirikal.

"A" tetap membetulkan penyimpangan kelakuan yang diharapkan dari gas ideal pada suhu rendah, dengan tepat di mana daya tarik antara molekul gas dinyatakan. Keupayaan sesuatu atom untuk memantulkan kenaikan dalam jadual berkala bahagian atas kumpulan ke bahagian bawah ini, dan dari kanan ke kiri dalam tempoh.

Dengan meningkatkan bilangan atom - dan dengan itu, bilangan elektron - yang berada di lapisan luar lebih mudah bergerak untuk membentuk unsur kutub.

Indeks

  • 1 Interaksi elektrik intermolecular
    • 1.1 Interaksi antara dipoles kekal
    • 1.2 Interaksi antara dipol kekal dan dipole dipengaruhi
  • 2 pasukan atau penyebaran London
  • 3 radio Van der Waals
  • 4 Angkatan dan tenaga interaksi elektrik antara atom dan antara molekul
  • 5 Rujukan

Interaksi elektrik intermolecular

Interaksi antara pencerobohan kekal

Terdapat molekul neutral elektrik, yang dipoles kekal. Ini disebabkan oleh gangguan dalam pengedaran elektronik yang menghasilkan pemisahan spatial bagi caj positif dan negatif ke arah hujung molekul, yang membentuk suatu dipole (seolah-olah ia adalah magnet).

Air terdiri daripada 2 atom hidrogen pada satu hujung molekul dan atom oksigen di hujung yang lain. Oksigen mempunyai pertalian yang lebih besar untuk elektron daripada hidrogen dan menariknya.

Ini menghasilkan anjakan elektron ke arah oksigen, kerana ini dikenakan caj negatif dan hidrogen dengan cas positif.

Tuntutan negatif molekul air boleh berinteraksi dengan elektrostatik dengan caj positif molekul air yang lain menyebabkan tarikan elektrik. Oleh itu, jenis interaksi elektrostatik ini dipanggil pasukan Keesom.

Interaksi antara dipol kekal dan dipole dipengaruhi

Dipole kekal menunjukkan apa yang dipanggil momen dipole (μ). Magnitud momen dipole diberikan oleh ungkapan matematik:

μ = q.x

q = caj elektrik.

x = jarak spatial antara tiang.

Momen dipol adalah vektor yang, oleh konvensyen, diwakili berorientasi dari kutub negatif ke arah tiang positif. Besarnya μ menyakitkan menyatakan dalam debye (3.34 × 10-30 C.m.

Dikeliling tetap boleh berinteraksi dengan molekul neutral menyebabkan perubahan dalam pengedaran elektronik, yang berasal dari molekul ini yang dipole dipole.

Dikeliling tetap dan dipol dipengaruhi boleh berinteraksi dengan elektrik, menghasilkan daya elektrik. Interaksi jenis ini dikenali sebagai induksi dan daya yang bertindak di atasnya dipanggil kuasa Debye..

Tentera atau penyebaran London

Sifat daya tarikan ini dijelaskan oleh mekanik kuantum. London mendedahkan bahawa, dalam sekelip mata, dalam molekul elektrik neutral pusat caj negatif elektron dan pusat caj positif nukleus mungkin tidak bertepatan.

Kemudian, turun naik kepadatan elektronik membolehkan molekul berkelakuan seperti berpol sementara.

Ini bukanlah penjelasan kepada pasukan yang menarik, tetapi dipoles sementara boleh menyebabkan polarisasi yang sejajar dengan molekul yang bersebelahan, mengakibatkan penjanaan daya yang menarik. Daya tarikan yang dihasilkan oleh turun naik elektronik dipanggil tentera atau penyebaran London.

Kekuatan Van der Waals kini memperlihatkan anisotropi, sebab itulah mereka dipengaruhi oleh orientasi molekul. Bagaimanapun, interaksi jenis penyebaran selalu lebih menarik.

Pasukan London semakin kuat apabila saiz molekul atau atom meningkat.

Dalam halogens, molekul F2 dan Cl2 nombor atom yang rendah adalah gas. The Br2 Nombor atom yang lebih besar adalah cecair dan I2, halogen nombor atom yang lebih besar, adalah pepejal pada suhu bilik.

Meningkatkan bilangan atom meningkatkan bilangan elektron yang hadir, yang memudahkan polarisasi atom dan, oleh itu, interaksi di antara mereka. Ini menentukan keadaan fizikal halogen.

Radio oleh Van der Waals

Interaksi antara molekul dan antara atom boleh menjadi menarik atau menjijikkan, bergantung pada jarak kritis antara pusat-pusat mereka, yang disebut rv.

Pada jarak antara molekul atau atom lebih besar daripada rv, tarikan antara nukleus satu molekul dan elektron-elektron yang lain mendominasi penolakan antara nukleus dan elektron kedua-dua molekul.

Dalam kes yang dijelaskan, interaksi itu menarik, tetapi apa yang berlaku jika molekul menghampiri jarak antara pusat mereka kurang daripada rv? Kemudian daya menjijikkan mendominasi lebih menarik, yang menentang pendekatan yang lebih besar antara atom.

Nilai rv diberikan oleh radio Van der Waals (R) yang dipanggil. Untuk molekul sfera dan sama rv adalah sama dengan 2R. Untuk dua molekul yang berbeza radii R1 dan R2: rv adalah sama dengan R1 +  R2. Nilai-nilai radio Van der Waals diberikan dalam jadual 1.

Nilai yang diberikan dalam Jadual 1 menunjukkan radius Van der Waals sebanyak 0.12 nm (10-9 m) untuk hidrogen. Kemudian, nilai rv  untuk atom ini ialah 0.24 nm. Untuk nilai rv kurang daripada 0.24 nm akan menghasilkan penolakan antara atom hidrogen.

Angkatan dan tenaga interaksi elektrik antara atom dan antara molekul

Kekuatan antara beberapa tuduhan itu1 dan q2, dipisahkan dalam vakum dengan jarak r, diberikan oleh undang-undang Coulomb.

F = k. q1.q2/ r2

Dalam ungkapan ini, k ialah pemalar yang nilainya bergantung kepada unit yang digunakan. Sekiranya nilai daya yang diberikan oleh penggunaan undang-undang Coulomb- negatif, ia menunjukkan daya tarikan. Sebaliknya, jika nilai yang diberikan untuk daya adalah positif, ia menunjukkan tanda-tanda yang menjijikkan.

Oleh kerana molekul biasanya dalam medium berair yang melindungi kekuatan elektrik yang dikenakan, adalah perlu untuk memperkenalkan istilah dielektrik (ε). Oleh itu, pemalar ini membetulkan nilai yang diberikan untuk kuasa elektrik dengan menggunakan undang-undang Coulomb.

F = k.q1.q2/ε.r2

Dengan cara yang sama, tenaga untuk interaksi elektrik (U) diberikan oleh ungkapan:

U = k. q1.q2/ε.r

Rujukan

  1. The Editors of Encyclopaedia Britannica. (2018). Pasukan Van der Waals. Diambil pada 27 Mei 2018, dari: britannica.com
  2. Wikipedia. (2017). Pasukan Van der Waals. Diambil pada 27 Mei 2018, dari: en.wikipedia.org
  3. Kathryn Rashe, Lisa Peterson, Seila Buth, Irene Ly. Angkatan Van der Waals. Diperoleh pada 27 Mei 2018, dari: chem.libretexts.org
  4. Morris, J. G. (1974) Kimia Fizikal Biologi. 2and edisi. Edward Arnold (Penerbit) Terbatas.
  5. Mathews, C.K., Van Holde, K.E. dan Ahern, K.G. (2002) Biokimia. Edisi ketiga. Addison Wesley Longman, Inc.