Apa kekuatan Van der Waals?



itu Pasukan Van der Waals mereka adalah kekuatan antarmolekul yang bersifat listrik yang dapat menarik atau menjijikkan. Ada interaksi antara permukaan molekul atau atom, pada dasarnya berbeda dari ikatan ionik, kovalen dan logam yang terbentuk di dalam molekul..

Meskipun lemah, kekuatan-kekuatan ini mampu menarik molekul gas; juga gas yang dicairkan dan dipadatkan serta semua cairan dan padatan organik. Johannes Van der Waals (1873) adalah orang yang mengembangkan teori untuk menjelaskan perilaku gas nyata.

Dalam apa yang disebut persamaan Van der Waals untuk gas nyata - (P +  an2/ V2) (V - nb)) = nRT-dua konstanta diperkenalkan: konstanta b (yaitu, volume yang ditempati oleh molekul gas) dan "a", yang merupakan konstanta empiris.

Konstanta "a" mengoreksi penyimpangan perilaku yang diharapkan dari gas ideal pada suhu rendah, tepatnya di mana gaya tarik-menarik antara molekul gas diekspresikan. Kemampuan atom untuk mempolarisasi meningkat dalam tabel periodik dari atas grup ke bawah ini, dan dari kanan ke kiri dalam suatu periode.

Dengan meningkatkan nomor atom - dan karena itu, jumlah elektron - yang terletak di lapisan luar lebih mudah untuk bergerak membentuk elemen kutub..

Indeks

  • 1 Interaksi listrik antarmolekul
    • 1.1 Interaksi antara dipol permanen
    • 1.2 Interaksi antara dipol permanen dan dipol terinduksi
  • 2 pasukan atau dispersi London
  • 3 radio Van der Waals
  • 4 Kekuatan dan energi dari interaksi listrik antara atom dan antara molekul
  • 5 Referensi

Interaksi listrik antarmolekul

Interaksi antara dipol permanen

Ada molekul yang netral secara listrik, yang merupakan dipol permanen. Hal ini disebabkan oleh gangguan pada distribusi elektronik yang menghasilkan pemisahan spasial dari muatan positif dan negatif menuju ujung molekul, membentuk dipol (seolah-olah itu magnet).

Air terdiri dari 2 atom hidrogen di satu ujung molekul dan atom oksigen di ujung lainnya. Oksigen memiliki afinitas yang lebih besar untuk elektron daripada hidrogen dan menariknya.

Ini menghasilkan perpindahan elektron ke arah oksigen, karena ini bermuatan negatif dan hidrogen dengan muatan positif.

Muatan negatif dari molekul air dapat berinteraksi secara elektrostatik dengan muatan positif dari molekul air lain yang menyebabkan tarikan listrik. Jadi, jenis interaksi elektrostatik ini disebut gaya Keesom.

Interaksi antara dipol permanen dan dipol terinduksi

Dipol permanen menyajikan apa yang disebut momen dipol (μ). Besarnya momen dipol diberikan oleh ekspresi matematika:

μ = q.x

q = muatan listrik.

x = jarak spasial antara kutub.

Momen dipol adalah vektor yang, secara konvensional, diwakili berorientasi dari kutub negatif menuju kutub positif. Besarnya μ sakit diekspresikan dalam debye (3,34 × 10-30 C.m.

Dipol permanen dapat berinteraksi dengan molekul netral yang menyebabkan perubahan dalam distribusi elektroniknya, yang berasal dari molekul ini berupa dipol terinduksi..

Dipol permanen dan dipol terinduksi dapat berinteraksi secara elektrik, menghasilkan gaya listrik. Jenis interaksi ini dikenal sebagai induksi dan gaya yang bekerja padanya disebut gaya Debye..

Pasukan atau dispersi London

Sifat kekuatan yang menarik ini dijelaskan oleh mekanika kuantum. London mendalilkan bahwa, dalam sekejap, dalam molekul netral elektrik, pusat muatan negatif elektron dan pusat muatan positif inti mungkin tidak bersamaan..

Kemudian, fluktuasi densitas elektronik memungkinkan molekul berperilaku seperti dipol sementara.

Ini tidak dengan sendirinya merupakan penjelasan untuk gaya-gaya atraktif, tetapi dipol temporal dapat menyebabkan polarisasi yang selaras dengan molekul-molekul yang berdekatan, menghasilkan generasi gaya atraktif. Gaya tarik menarik yang dihasilkan oleh fluktuasi elektronik disebut gaya London atau dispersi.

Gaya Van der Waals menghadirkan anisotropi, itulah sebabnya mereka dipengaruhi oleh orientasi molekul. Namun, interaksi tipe dispersi selalu menarik.

Kekuatan London semakin kuat seiring dengan meningkatnya ukuran molekul atau atom.

Dalam halogen, molekul F2 dan Cl2 nomor atom rendah adalah gas. Br2 nomor atom yang lebih besar adalah cairan dan I2, halogen dari nomor atom yang lebih besar, adalah padatan pada suhu kamar.

Meningkatkan jumlah atom meningkatkan jumlah elektron yang ada, yang memfasilitasi polarisasi atom dan, karenanya, interaksi di antara mereka. Ini menentukan keadaan fisik halogen.

Radio oleh Van der Waals

Interaksi antara molekul dan atom dapat menarik atau menjijikkan, tergantung pada jarak kritis antara pusatnya, yang disebut rv.

Pada jarak antar molekul atau atom lebih besar dari rv, tarikan antara inti dari satu molekul dan elektron dari yang lain lebih mendominasi daripada tolakan antara inti dan elektron dari dua molekul..

Dalam kasus yang dijelaskan, interaksi itu menarik, tetapi apa yang terjadi jika molekul mendekati jarak antara pusatnya kurang dari rv? Kemudian gaya tolak mendominasi lebih dari yang menarik, yang menentang pendekatan yang lebih besar antara atom.

Nilai rv diberikan oleh radio Van der Waals (R). Untuk molekul bulat dan identik rv sama dengan 2R. Untuk dua molekul berbeda jari-jari R1 dan R2: rv sama dengan R1 +  R2. Nilai-nilai radio Van der Waals diberikan dalam tabel 1.

Nilai yang diberikan pada Tabel 1 menunjukkan radius Van der Waals 0,12 nm (10-9 m) untuk hidrogen. Kemudian, nilai rv  untuk atom ini adalah 0,24 nm. Untuk nilai rv kurang dari 0,24 nm akan menghasilkan tolakan di antara atom hidrogen.

Kekuatan dan energi dari interaksi listrik antara atom dan antara molekul

Kekuatan antara beberapa tuduhan itu1 dan q2, dipisahkan dalam ruang hampa oleh jarak r, diberikan oleh hukum Coulomb.

F = k. q1.q2/ r2

Dalam ungkapan ini, k adalah konstanta yang nilainya tergantung pada unit yang digunakan. Jika nilai gaya - diberikan oleh penerapan hukum Coulomb - adalah negatif, ini menunjukkan gaya tarik. Sebaliknya, jika nilai yang diberikan untuk gaya adalah positif, itu menunjukkan kekuatan yang menjijikkan.

Karena molekul biasanya dalam media berair yang melindungi kekuatan listrik yang diberikan, perlu untuk memperkenalkan istilah konstanta dielektrik (ε). Dengan demikian, konstanta ini mengoreksi nilai yang diberikan untuk gaya listrik oleh penerapan hukum Coulomb.

F = k.q1.q2/ε.r2

Dengan cara yang sama, energi untuk interaksi listrik (U) diberikan oleh ungkapan:

U = k. q1.q2/ε.r

Referensi

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