Van der Waals styrkor bildar elektrostatiska bindningar mellan molekyler. Intermolekylära bindningar, inklusive Van der Waals-bindningar, håller molekylerna ihop i vätskor och fasta ämnen och är ansvariga för fenomen som ytspänning i vätskor och kristaller i fasta ämnen. De intermolekylära krafterna är mycket svagare än de inre krafterna som håller atomer i molekyler, men de är fortfarande starka för att påverka beteendet och egenskaperna hos många material.

TL; DR (för länge, läste inte )

Elektrostatiska Van de Waals styrkor verkar mellan molekyler för att bilda svaga bindningar. De typer av Van der Waals-krafter, starkast till svagaste, är dipol-dipolkrafter, dipol-inducerade dipolkrafter och London-dispersionskrafterna. Vätebindningen är baserad på en typ av dipol-dipolkraft som är särskilt kraftfull. Dessa krafter hjälper till att bestämma materialets fysiska egenskaper.

Typer Van der Waals Forces

Tre typer Van der Waals styrkor, starkast till svagaste, är dipol-dipolstyrkor, dipolducerad dipol krafter och London-dispersionskrafterna. Dipoler är polära molekyler med negativt och positivt laddade poler i motsatta ändar av molekylen. Den negativa polen hos en molekyl lockar den positiva polen av en annan molekyl, som bildar en elektrostatisk dipol-dipolbindning.

När en laddad dipolmolekyl kommer nära en neutral molekyl, inducerar den en motsatt laddning i den neutrala molekylen, och de motsatta laddningarna lockar till att bilda en dipol-inducerad dipolbindning. När två neutrala molekyler blir tillfälliga dipoler eftersom deras elektroner råkar samlas på ena sidan av molekylen, lockas de neutrala molekylerna med elektrostatiska krafter som kallas London-dispersionskrafterna, och de kan bilda ett motsvarande bindning.

London dispersion krafterna är svaga i små molekyler, men de ökar i styrka i större molekyler där många av elektronerna är relativt långt ifrån den positivt laddade kärnan och är fria att röra sig runt. Som ett resultat kan de samla på asymmetrisk väg runt molekylen, vilket skapar den temporära dipoleffekten. För stora molekyler blir London-dispersionskrafterna en signifikant faktor i deras beteende.

När en dipolmolekyl innehåller en väteatom kan den bilda en särskilt stark dipol-dipolbindning, eftersom väteatomen är liten och positiv laddning är koncentrerad. Bondens ökade styrka gör detta till ett speciellt fall som kallas vätebindningen.

Hur Van der Waals Forces påverkar material

I gaser vid rumstemperatur är molekylerna för långt ifrån varandra och har för mycket energi som påverkas av de mellanmolekylära Van der Waals-krafterna. Dessa krafter blir viktiga för vätskor och fasta ämnen eftersom molekylerna har mindre energi och närmar sig varandra. Van der Waals-krafterna är bland de intermolekylära krafterna som håller vätskor och fasta ämnen ihop och ger dem sina karakteristiska egenskaper.

I vätskor är intermolekylära krafter fortfarande för svaga för att hålla molekylerna på plats. Molekylerna har tillräckligt med energi för att upprepade gånger göra och bryta de intermolekylära bindningarna, glida förbi varandra och ta formen av deras behållare. I vatten består bipolmolekylerna exempelvis av en negativt laddad syreatom och två positivt laddade väteatomer. Vattendipolerna bildar starka vätebindningar som håller vattenmolekylerna ihop. Som ett resultat har vattnet en hög ytspänning, en hög förångningsvärme och en relativt hög kokpunkt för molekylens vikt.

I fasta ämnen har atomerna för lite energi för att bryta bindningarna av de intermolekylära krafterna, och de hålls tillsammans med liten rörelse. Förutom Van der Waals-krafter kan beteendet hos fasta molekyler påverkas av andra intermolekylära krafter, såsom de som bildar joniska eller metalliska bindningar. Krafterna innehåller fasta molekyler i kristallgitter, såsom diamanter, i metaller som koppar, i homogena fasta ämnen, såsom glas eller i flexibla fasta ämnen, såsom plast. Medan de starka kemiska bindningarna som håller atomer ihop i molekyler bestämmer materialets kemiska egenskaper, påverkar de intermolekylära krafterna inklusive Van der Waals-krafterna de fysiska egenskaperna.