İçerik
- TL; DR (Çok Uzun; Okumadı)
- Van der Waals Kuvvetleri Türleri
- Van der Waals, Kuvvetleri Malzemeleri Nasıl Etkiler?
Van der Waals kuvvetleri, moleküller arasında elektrostatik bağlar oluşturur. Van der Waals bağları içeren moleküller arası bağlar molekülleri sıvılar ve katılar içinde bir arada tutar ve sıvılardaki yüzey gerilimi ve katılardaki kristaller gibi olaylardan sorumludur. Moleküller arası kuvvetler, atomları moleküllerde bir arada tutan iç kuvvetlerden çok daha zayıf olmakla birlikte, birçok malzemenin davranışını ve özelliklerini etkileyecek kadar güçlüdürler.
TL; DR (Çok Uzun; Okumadı)
Elektrostatik Van de Waals kuvvetleri, zayıf bağlar oluşturmak için moleküller arasında etki eder. Van der Waals kuvvetlerinin çeşitleri, en kuvvetli ve en zayıf olanları dipol dipol kuvvetleri, dipol kaynaklı dipol kuvvetleri ve Londra dağılım kuvvetleridir. Hidrojen bağı, özellikle güçlü olan bir dipol dipol kuvveti türüne dayanır. Bu kuvvetler malzemelerin fiziksel özelliklerini belirlemeye yardımcı olur.
Van der Waals Kuvvetleri Türleri
Üç tür Van der Waals kuvveti, en güçsüzden en zayıfına kadar olan dipol-dipol kuvvetleri, dipol kaynaklı dipol kuvvetleri ve Londra dağılım kuvvetleridir. Dipoller, molekülün karşı uçlarında negatif ve pozitif yüklü kutuplara sahip kutupsal moleküllerdir. Bir molekülün negatif kutbu, bir elektrostatik dipol-dipol bağı oluşturan başka bir molekülün pozitif kutbunu çeker.
Yüklü bir dipol molekülü, nötr bir moleküle yaklaştığında, nötr molekülde zıt bir yüke neden olur ve zıt yükler dipol ile indüklenen bir dipol bağı oluşturmak için çeker. İki nötr molekül geçici dipol haline geldiğinde, elektronları molekülün bir tarafında toplandığından, nötr moleküller Londra dispersiyon kuvvetleri adı verilen elektrostatik kuvvetlerle çekilir ve karşılık gelen bir bağ oluşturabilirler.
Londra dağılım kuvvetleri küçük moleküllerde zayıftır, ancak elektronların birçoğunun pozitif yüklü çekirdekten nispeten uzakta olduğu ve hareket etmekte serbest olduğu büyük moleküllerde kuvvetini arttırırlar. Sonuç olarak, geçici dipol efekti yaratarak molekül çevresinde asimetrik bir şekilde toplanabilirler. Büyük moleküller için, Londra dağılım kuvvetleri davranışlarında önemli bir faktör haline gelir.
Bir dipol molekülü bir hidrojen atomu içerdiğinde, hidrojen atomunun küçük olması ve pozitif yükün konsantre olması nedeniyle, özellikle güçlü bir dipol-dipol bağı oluşturabilir. Bağın artan mukavemeti, bunu hidrojen bağı denilen özel bir durum yapar.
Van der Waals, Kuvvetleri Malzemeleri Nasıl Etkiler?
Oda sıcaklığındaki gazlarda, moleküller birbirinden çok uzaktır ve moleküller arası Van der Waals kuvvetlerinden etkilenemeyecek kadar fazla enerjiye sahiptir. Bu kuvvetler sıvılar ve katılar için önemli hale gelir, çünkü moleküller daha az enerjiye sahiptir ve birbirine daha yakındır. Van der Waals kuvvetleri, sıvıları ve katıları bir arada tutan ve karakteristik özelliklerini veren moleküller arası kuvvetler arasındadır.
Sıvılarda moleküller arası kuvvetler molekülleri yerinde tutmak için hala çok zayıf. Moleküller, moleküller arası bağları art arda yapmak ve parçalamak, birbirlerini geçmek ve konteynerlerinin şeklini almak için yeterli enerjiye sahiptir. Örneğin, suda, iki kutuplu moleküller negatif yüklü bir oksijen atomundan ve iki pozitif yüklü hidrojen atomundan oluşur. Su dipolleri, su moleküllerini bir arada tutan güçlü hidrojen bağları oluşturur. Sonuç olarak, suyun yüksek bir yüzey gerilimi, yüksek bir buharlaşma ısısı ve molekülün ağırlığı için nispeten yüksek bir kaynama noktası vardır.
Katılarda, atomlar moleküller arası kuvvetlerin bağlarını koparamayacak kadar az enerjiye sahiptir ve çok az hareketle birlikte tutulurlar. Van der Waals kuvvetlerine ek olarak, katı moleküllerin davranışı iyonik veya metalik bağlar oluşturanlar gibi diğer moleküller arası kuvvetlerden etkilenebilir. Kuvvetler, katı moleküllerini elmas gibi kristal kafeslerde, bakır gibi metallerde, cam gibi homojen katılarda veya plastik gibi esnek katılarda tutarlar. Atomları moleküllerde bir arada tutan güçlü kimyasal bağlar, malzemelerin kimyasal özelliklerini belirlerken, Van der Waals kuvvetlerini içeren moleküller arası kuvvetler fiziksel özellikleri etkiler.