Nous expliquons ce que sont les forces de Van der Waals et dans quels cas elles se manifestent. Aussi, pourquoi ont-ils un tel nom et leurs caractéristiques.
Que sont les forces de Van der Waals ?
Il est connu sous le nom de forces de Van der Waals ou interactions de Van der Waals avec un certain type de forces intermoléculaires attractives ou répulsives, différentes de celles qui génèrent des liaisons atomiques (ionique, métallique ou covalent type de réseau) ou l'attraction électrostatique entre ions et d'autres molécules.
Avant de mentionner les différents types de forces de Van der Waals, il est important de comprendre ce qu'est la polarité chimique. La polarité chimique est une propriété des molécules qui ont tendance à séparer les charges électriques dans leur structure.C'est une propriété étroitement liée aux forces intermoléculaires (comme celles de Van der Waals), avec le solubilité et avec les pointes de la fusion Oui ébullition. Selon la polarité, les molécules peuvent être classées en :
- Molécules polaires. Ils sont formés par atomes avec une électronégativité très différente. L'atome avec la plus grande électronégativité attire électrons de la liaison et se retrouve avec une densité de charge négative. D'autre part, l'atome avec une électronégativité inférieure aura une densité de charge positive. Cette répartition des charges conduira finalement à la formation d'un dipôle (système de deux charges de signe opposé et de magnitude égale).
- Molécules non polaires. Ils sont constitués d'atomes d'électronégativité égale, de sorte que tous les atomes attirent les électrons de la liaison de la même manière.
Un facteur qui détermine également la polarité d'une molécule est la symétrie moléculaire. Il existe des molécules constituées d'atomes d'électronégativité différente, mais qui ne sont pas polaires. Cela se produit parce que lorsque les différentes densités de charge des parties de la molécule sont ajoutées, elles s'annulent et entraînent un moment dipolaire nul.
Ainsi, les forces de Van der Waals se manifestent de trois manières particulières :
- Forces attractives de Keesom (interactions dipôle-dipôle). Ce sont des interactions entre molécules polaires, c'est-à-dire polarisées en permanence. Ainsi, ces molécules ont un pôle positif (avec une densité de charge positive 𝛅 +) et un pôle négatif (avec une densité de charge négative 𝛅–), et elles sont orientées de sorte que le pôle positif se rapproche du pôle négatif.
- Debye forces attractives (interactions dipolaires permanentes induites par les dipôles). Ils ont lieu entre une molécule polaire et une apolaire, mais qui présente une polarité induite. Dans ce type d'interaction, le dipôle induit un dipôle transitoire dans la molécule apolaire.
- Forces de diffusion de Londres (dipôle induit par dipôle). Ce sont des interactions qui se produisent entre des molécules apolaires. Le mouvement des électrons dans ces molécules induit des dipôles transitoires, ce qui provoque une certaine attraction entre eux. Ce sont des interactions très faibles.
Toutes ces forces intermoléculaires sont connues sous le nom de forces de Van der Waals, nom qui rend hommage au physicien hollandais Johannes Diderik van der Waals (1837-1923), le premier à proposer leurs effets dans les équations d'état d'un gaz ( l'équation de Van der Waals) en 1873. Pour cette découverte, il a reçu le prix Nobel de physique en 1910.
Caractéristiques des forces de Van der Waals
Les forces de Van der Waals augmentent avec la longueur de l'extrémité non polaire d'une substance.
Les forces de Van der Waals sont généralement faibles dans Comparaison avec les liens chimiques ordinaire, ce qui ne les empêche pas d'être fondamentaux dans divers domaines de physique, la la biologie et ingénierie. Merci à eux nombreux composants chimiques peut être défini.
Les forces de Van der Waals grandissent avec le longueur de l'extrémité non polaire d'un substance, car elles sont causées par des corrélations entre des polarisations fluctuantes entre des atomes, des molécules ou des surfaces proches, conséquence de la dynamique quantique.
Ils présentent une anisotropie, c'est-à-dire que leurs propriétés varient en fonction de l'orientation des molécules : cela dépend souvent de leur attractivité ou de leur répulsion.
Ces forces sont les plus faibles qui se produisent entre les molécules dans le la nature: Seulement 0,1 à 35 kJ/mol d'énergie est nécessaire pour les surmonter. Cependant, ils sont essentiels à la formation de protéine.