Hvordan holder Van Der Waals-styrker molekyler sammen?

Van der Waals-kræfter danner elektrostatiske bindinger mellem molekyler. Intermolekylære bindinger inklusive Van der Waals-bindinger holder molekylerne sammen i væsker og faste stoffer og er ansvarlige for fænomener såsom overfladespænding i væsker og krystaller i faste stoffer. De intermolekylære kræfter er meget svagere end de interne kræfter, der holder atomer sammen i molekyler, men de er stadig stærke nok til at påvirke adfærden og egenskaberne i mange materialer.

TL; DR (for lang; ikke læst )

Elektrostatiske Van de Waals kræfter virker mellem molekyler for at danne svage bindinger. Typerne af Van der Waals-styrker, der er stærkest til svagest, er dipol-dipol-kræfter, dipol-inducerede dipol-kræfter og London-spredningskræfterne. Hydrogenbindingen er baseret på en type dipol-dipolkraft, der er særlig kraftig. Disse kræfter er med til at bestemme de fysiske egenskaber ved materialer.
Typer af Van der Waals-styrker

Tre typer Van der Waals-kræfter, stærkest til svagest, er dipol-dipol-kræfter, dipol-inducerede dipol-kræfter og Londons spredningsstyrker. Dipoler er polære molekyler med negativt og positivt ladede poler i modsatte ender af molekylet. Et negativt pol i et molekyle tiltrækker det positive pol i et andet molekyle og danner en elektrostatisk dipol-dipolbinding.

Når et ladet dipolmolekyle kommer tæt på et neutralt molekyle, inducerer det en modsat ladning i det neutrale molekyle, og de modsatte ladninger tiltrækker at danne en dipolinduceret dipolbinding. Når to neutrale molekyler bliver midlertidige dipoler, fordi deres elektroner tilfældigvis samler sig på den ene side af molekylet, tiltrækkes de neutrale molekyler med elektrostatiske kræfter kaldet London-spredningskræfterne, og de kan danne en tilsvarende binding.

London-spredning kræfter er svage i små molekyler, men de øges i styrke i større molekyler, hvor mange af elektronerne er relativt langt væk fra den positivt ladede kerne og frit kan bevæge sig rundt. Som et resultat kan de samle sig på en asymmetrisk måde omkring molekylet og skabe den midlertidige dipoleffekt. For store molekyler bliver Londons spredningskræfter en betydelig faktor i deres opførsel.

Når et dipolmolekyle indeholder et hydrogenatom, kan det danne en særlig stærk dipol-dipolbinding, fordi brintatom er lille og "positive charge is concentrated.", 3, [[Den øgede styrke af bindingen gør dette til et specielt tilfælde kaldet brintbinding.
Hvordan Van der Waals kræfter påvirker materialer

I gasser ved stuetemperatur er molekyler for langt fra hinanden og har for meget energi til at være påvirket af intermolekylære Van der Waals kræfter. Disse kræfter bliver vigtige for væsker og faste stoffer, fordi molekylerne har mindre energi og er tættere på hinanden. Van der Waals-kræfterne er blandt de intermolekylære kræfter, der holder væsker og faste stoffer sammen og giver dem deres karakteristiske egenskaber.

I væsker er intermolekylære kræfter stadig for svage til at holde molekylerne på plads. Molekylerne har nok energi til gentagne gange at fremstille og bryde de intermolekylære bindinger, glide forbi hinanden og tage form af deres beholder. For eksempel består bipolmolekylerne i vand af et negativt ladet oxygenatom og to positivt ladede brintatomer. Vanddipolerne danner stærke brintbindinger, der holder vandmolekylerne sammen. Som et resultat har vand en høj overfladespænding, en høj fordampningsvarme og et relativt højt kogepunkt for molekylets vægt.

I faste stoffer har atomerne for lidt energi til at bryde bindingerne i de intermolekylære kræfter, og de holdes sammen med lidt bevægelse. Foruden Van der Waals-kræfter kan opførslen af molekylerne af faste stoffer påvirkes af andre intermolekylære kræfter, såsom dem, der danner ioniske eller metalliske bindinger. Kræfterne indeholder molekylerne af faste stoffer i krystalgitter, såsom diamanter, i metaller såsom kobber, i homogene faste stoffer, såsom glas eller i fleksible faste stoffer, såsom plast. Mens de stærke kemiske bindinger, der holder atomer sammen i molekyler, bestemmer de kemiske egenskaber ved materialer, påvirker de intermolekylære kræfter, herunder Van der Waals-kræfterne, de fysiske egenskaber.