Van der Waals kuvvetleri nelerdir?

Van der Waals kuvvetleri bunlar çekici veya itici olabilen, elektriksel yapıya sahip moleküller arası kuvvetlerdir. Moleküllerin veya atomların yüzeyleri arasında, özünde moleküllerin içinde oluşan iyonik, kovalent ve metalik bağlardan farklı bir etkileşim vardır..

Zayıf olmasına rağmen, bu kuvvetler gaz moleküllerini çekebilir; ayrıca sıvılaştırılmış, katılaşmış gazların ve tüm sıvılar ve organik katıların gazları. Johannes Van der Waals (1873), gerçek gazların davranışını açıklamak için bir teori geliştiren kişiydi..

Gerçek gazlar için Van der Waals denkleminde - (P +  içinn²/ V²) (V - nb)) = nRT - iki sabit tanıtıldı: sabit b (yani, gaz molekülleri tarafından kullanılan hacim) ve ampirik bir sabit olan "a".

"A" sabiti, ideal gazların düşük sıcaklıklarda beklenen davranışının, tam olarak gazların molekülleri arasındaki çekim kuvvetinin ifade edildiği durumlarda sapmasını düzeltir. Bir atomun polarizasyon kabiliyeti, bir grubun tepesinin periyodik tablosunda, bunun altına ve periyotta sağdan sola artar..

Atom sayısını arttırarak (ve dolayısıyla elektron sayısını) dış katmanlarda bulunanların kutupsal elemanlar oluşturmak için hareket etmesi daha kolaydır..

indeks

• 1 Moleküller arası elektriksel etkileşimler
  • 1.1 Kalıcı dipoller arasındaki etkileşim
  • 1.2 Kalıcı bir dipol ve indüklenen dipol arasındaki etkileşim
• 2 Londra kuvvetleri veya dağılması
• 3 Van der Waals radyoları
• 4 Atomlar ve moleküller arasındaki elektriksel etkileşimin kuvvetleri ve enerjisi
• 5 Kaynakça

Moleküller arası elektrik etkileşimleri

Kalıcı dipoller arasındaki etkileşim

Kalıcı dipol olan elektriksel olarak nötr moleküller vardır. Bunun nedeni, elektronik dağıtımdaki pozitif ve negatif yüklerin molekülün uçlarına doğru uzamsal bir ayrımını meydana getiren, dipol oluşturan bir mıknatıs gibi olmasından kaynaklanmaktadır..

Su, molekülün bir ucunda 2 hidrojen atomundan ve diğer ucunda bir oksijen atomundan oluşur. Oksijen elektronlar için hidrojenden daha fazla afiniteye sahiptir ve onları çeker.

Bu, elektronların oksijene doğru yer değiştirmesini sağlar, bu negatif yüklüdür ve hidrojen pozitif yüklüdür.

Bir su molekülünün negatif yükü, elektrostatik olarak, elektriksel bir çekime neden olan başka bir su molekülünün pozitif yüküyle etkileşime girebilir. Böylece, bu tip elektrostatik etkileşim Keesom kuvvetleri olarak adlandırılır..

Kalıcı bir dipol ve indüklenen dipol arasındaki etkileşim

Kalıcı dipol dipol momenti olarak adlandırılanı sunar (μ). Dipol momentinin büyüklüğü matematiksel ifade ile verilmiştir:

μ = q.x

q = elektrik yükü.

x = kutuplar arasındaki uzamsal mesafe.

Dipol momenti, geleneksel olarak, negatif kutbundan pozitif kutbuna yönelik olarak temsil edilen bir vektördür. Μ ağırlığını mavimsi olarak ifade eder (3.34 × 10^-30 C.M.

Kalıcı dipol, elektronik dağılımında bir değişime neden olan nötr bir molekülle etkileşime girebilir, bu molekülte indüklenen bir dipolden kaynaklanır..

Kalıcı dipol ve indüklenen dipol elektriksel olarak etkileşebilir ve elektriksel bir kuvvet oluşturur. Bu tür bir etkileşim indüksiyon olarak bilinir ve üzerinde etki eden kuvvetlere Debye kuvvetleri denir..

Londra kuvvetleri veya dağılma

Bu cazip kuvvetlerin doğası kuantum mekaniği ile açıklanmaktadır. Londra bir anda, elektriksel olarak nötr moleküllerde elektronların negatif yüklerinin merkezinin ve çekirdeklerin pozitif yüklerinin merkezinin çakışmayabileceğini öne sürdü..

Daha sonra, elektronik yoğunluğun dalgalanması, moleküllerin geçici dipoller gibi davranmasını sağlar.

Bu, kendi başına çekici kuvvetler için bir açıklama değildir, ancak zamansal dipoller, bitişik moleküllerle doğru bir şekilde hizalanmış polarizasyona neden olabilir ve bu da çekici bir kuvvetin üretilmesine neden olabilir. Elektronik dalgalanmaların yarattığı çekici kuvvetlere Londra kuvvetleri veya dağılma denir.

Van der Waals kuvvetleri anizotropi sunar, bu yüzden moleküllerin oryantasyonundan etkilenirler. Bununla birlikte, dispersiyon tipi etkileşimler her zaman ağırlıklı olarak çekicidir.

Moleküllerin veya atomların büyüklüğü arttıkça Londra kuvvetleri güçleniyor.

Halojenlerde F molekülleri₂ ve Cl₂ düşük atom sayılarının gazları. Br₂ daha büyük atom numarasına sahip bir sıvı ve₂, Daha büyük atom sayısına sahip halojen, oda sıcaklığında katıdır.

Atom sayısının arttırılması, mevcut olan elektronların sayısını arttırır, bu da atomların polarizasyonunu kolaylaştırır ve bu nedenle aralarındaki etkileşimi sağlar. Bu, halojenlerin fiziksel durumunu belirler.

Van der Waals tarafından Radyolar

Moleküller arasındaki ve atomlar arasındaki etkileşimler, merkezleri arasındaki kritik mesafeye bağlı olarak, r denilen çekici veya itici olabilir._v.

Moleküller veya atomlar arasındaki mesafelerde r den büyük_v, bir molekülün çekirdeği ile diğerinin elektronları arasındaki çekim, çekirdeğin ve iki molekülün elektronları arasındaki itmelere hakimdir..

Açıklanan durumda, etkileşim çekicidir, ancak moleküller merkezleri arasındaki uzaklığa rv'den daha az yaklaşırsa ne olur? Sonra itme kuvveti, atomlar arasında daha büyük bir yaklaşıma karşı olan çekici kuvvet üzerinde baskındır..

R değeri_v Van der Waals® radyoları tarafından verilir. Küresel ve özdeş moleküller için r_v 2R'ye eşittir. İki farklı yarıçap R molekülü için₁ ve R₂: r_v R'ye eşittir₁ +  R,₂. Van der Waals telsizlerinin değerleri tablo 1'de verilmiştir..

Tablo 1'de verilen değer, 0.12 nm (10'luk bir Van der Waals yarıçapı) göstermektedir.^-9 m) hidrojen için. Sonra r değeri_v  bu atom için 0.24 nm'dir. R değeri için_v 0.24 nm'den daha az hidrojen atomları arasında itme üretecektir.

Atomlar ve moleküller arasındaki elektriksel etkileşimin kuvvetleri ve enerjisi

Birkaç şarj arasındaki kuvvet₁ ve q₂, Boşlukta r mesafesiyle ayrılan, Coulomb kanunu tarafından verilir.

F = k q₁.q₂/ r²

Bu ifadede, k değeri kullanılan birimlere bağlı olan bir sabittir. Coulomb yasasının uygulanmasıyla verilen gücün değeri negatifse, bir çekim kuvvetine işaret eder. Aksine, kuvvete verilen değer pozitif ise itici bir kuvvete işaret eder..

Moleküller genellikle uygulanan elektrik kuvvetlerini koruyan sulu bir ortamda bulunduğundan, dielektrik sabiti (ε) terimini kullanmak gerekir. Dolayısıyla bu sabit, Coulomb yasasının uygulanmasıyla elektrik kuvvetleri için verilen değeri düzeltir..

F = k.q₁.q₂/ε.r²

Aynı şekilde, elektrik etkileşimi için enerji (U) ifadesiyle verilmiştir:

U = k q₁.q₂/ε.r

referanslar

1. Ansiklopedi Britannica Editörleri. (2018). Van der Waals kuvvetleri. 27 Mayıs 2018’de, britannica.com adresinden alındı
2. Vikipedi. (2017). Van der Waals kuvvetleri. 27 Mayıs 2018'de, en.wikipedia.org adresinden alındı.
3. Kathryn Rashe, Lisa Peterson, Seila Buth, Irene Ly. Van der Waals Kuvvetleri. Chem.libretexts.org adresinden 27 Mayıs 2018 tarihinde alındı.
4. Morris, J. G. (1974) Bir Biyoloğun Fiziksel Kimyası. 2 ve baskı. Edward Arnold (Yayıncılar) Limited.
5. Mathews, C.K., Van Holde, K.E. ve Ahern, K.G. (2002) Biyokimya. Üçüncü baskı Addison Wesley Longman, Inc.