- Interaksi elektrik antara molekul
- Interaksi antara dipol kekal
- Interaksi antara dipol kekal dan dipol teraruh
- Kekuatan atau penyebaran London
- Radio Van der Waals
- Kekuatan dan tenaga interaksi elektrik antara atom dan antara molekul
- Rujukan
Daya Van der Waals adalah daya intermolekul yang bersifat elektrik yang boleh menarik atau menjijikkan. Terdapat interaksi antara permukaan molekul atau atom, yang berbeza intinya dari ikatan ionik, kovalen dan logam yang terbentuk di dalam molekul.
Walaupun lemah, daya ini mampu menarik molekul gas; juga gas cecair dan pepejal serta gas cecair dan pepejal organik. Johannes Van der Waals (1873) adalah orang yang mengembangkan teori untuk menjelaskan tingkah laku gas sebenar.
Dalam persamaan Van der Waals yang disebut untuk gas nyata - (P + an 2 / V 2 ) (V - nb)) = nRT- dua pemalar diperkenalkan: pemalar b (iaitu, isipadu yang dihuni oleh molekul gas) dan "a", yang merupakan pemalar empirik.
Pemalar "a" membetulkan penyimpangan dari tingkah laku gas ideal yang diharapkan pada suhu rendah, tepat di mana daya tarikan antara molekul gas dinyatakan. Keupayaan atom untuk polarisasi dalam jadual berkala meningkat dari bahagian atas kumpulan ke bahagian bawahnya, dan dari kanan ke kiri dalam jangka masa tertentu.
Apabila bilangan atom meningkat - dan oleh itu bilangan elektron - yang terletak di cengkerang luar lebih mudah bergerak untuk membentuk unsur-unsur kutub.
Interaksi elektrik antara molekul
Interaksi antara dipol kekal
Terdapat molekul neutral elektrik, yang dipol kekal. Ini disebabkan oleh gangguan dalam pengedaran elektronik yang menghasilkan pemisahan spasial cas positif dan negatif ke hujung molekul, yang membentuk dipol (seolah-olah ia adalah magnet).
Air terdiri daripada 2 atom hidrogen di satu hujung molekul dan atom oksigen di hujung yang lain. Oksigen mempunyai pertalian yang lebih tinggi untuk elektron daripada hidrogen dan menariknya.
Ini menghasilkan anjakan elektron ke arah oksigen, menjadikan ini bermuatan negatif dan hidrogen bermuatan positif.
Cas negatif molekul air dapat berinteraksi secara elektrostatik dengan muatan positif molekul air lain yang menyebabkan daya tarikan elektrik. Oleh itu, interaksi elektrostatik jenis ini disebut daya Keesom.
Interaksi antara dipol kekal dan dipol teraruh
Dipol kekal menunjukkan apa yang disebut momen dipol (µ). Besarnya momen dipol diberikan oleh ungkapan matematik:
µ = qx
q = cas elektrik.
x = jarak ruang antara kutub.
Momen dipol adalah vektor yang, secara konvensional, ditunjukkan berorientasikan dari kutub negatif ke kutub positif. Besarnya μ menyakitkan untuk dinyatakan dalam debye (3.34 × 10 -30 Cm
Dipol kekal boleh berinteraksi dengan molekul neutral yang menyebabkan perubahan dalam pengedaran elektroniknya, menyebabkan dipol yang disebabkan oleh molekul ini.
Dipol kekal dan dipol teraruh dapat berinteraksi secara elektrik, menghasilkan daya elektrik. Jenis interaksi ini dikenali sebagai induksi, dan daya yang bertindak di atasnya disebut daya Debye.
Kekuatan atau penyebaran London
Sifat daya tarikan ini dijelaskan oleh mekanik kuantum. London berpendapat bahawa, dalam sekejap, dalam molekul neutral elektrik pusat cas negatif elektron dan pusat cas positif nukleus mungkin tidak bertepatan.
Oleh itu, turun naik ketumpatan elektron membolehkan molekul bertindak sebagai dipol sementara.
Ini bukan dengan sendirinya penjelasan untuk daya tarik, tetapi dipol sementara dapat mendorong polarisasi sejajar molekul bersebelahan, sehingga menghasilkan daya yang menarik. Daya tarikan yang dihasilkan oleh turun naik elektronik disebut daya atau penyebaran London.
Kekuatan Van der Waals menunjukkan anisotropi, sebab itulah mereka dipengaruhi oleh orientasi molekul. Walau bagaimanapun, interaksi jenis penyebaran selalu menarik.
Kekuatan London semakin kuat apabila ukuran molekul atau atom bertambah.
Dalam halogen, molekul nombor atom rendah F 2 dan Cl 2 adalah gas. Br 2 dengan nombor atom tertinggi adalah cecair dan I 2 , halogen dengan nombor atom tertinggi, adalah pepejal pada suhu bilik.
Apabila bilangan atom meningkat, bilangan elektron yang ada bertambah, yang memudahkan polarisasi atom dan, oleh itu, interaksi di antara mereka. Ini menentukan keadaan fizikal halogen.
Radio Van der Waals
Interaksi antara molekul dan antara atom boleh menarik atau menjijikkan, bergantung pada jarak kritikal antara pusatnya, yang disebut r v .
Pada jarak antara molekul atau atom yang lebih besar daripada r v , daya tarikan antara inti satu molekul dan elektron yang lain mendominasi tolakan antara inti dan elektron kedua molekul tersebut.
Dalam kes yang dijelaskan, interaksi itu menarik, tetapi apa yang berlaku jika molekul menghampiri jarak antara pusatnya kurang dari rv? Kemudian daya tolakan mendominasi yang menarik, yang menentang pendekatan yang lebih dekat antara atom.
Nilai r v diberikan oleh apa yang disebut jejari Van der Waals (R). Untuk molekul sfera dan serupa r v sama dengan 2R. Untuk dua molekul berbeza jejari R 1 dan R 2 : r v sama dengan R 1 + R 2 . Nilai-nilai jari-jari Van der Waals diberikan dalam Jadual 1.
Nilai yang diberikan dalam Jadual 1 menunjukkan jejari Van der Waals 0.12 nm (10 -9 m) untuk hidrogen. Jadi nilai r v untuk atom ini ialah 0.24 nm. Untuk nilai r v kurang dari 0.24 nm akan terjadi tolakan antara atom hidrogen.
Jadual 1. Van der Waals jejari beberapa atom dan kumpulan atom.
Kekuatan dan tenaga interaksi elektrik antara atom dan antara molekul
Kekuatan antara sepasang cas q 1 dan q 2 , dipisahkan dalam vakum oleh jarak r, diberikan oleh hukum Coulomb.
F = k. q 1 .q 2 / r 2
Dalam ungkapan ini k adalah pemalar yang nilainya bergantung pada unit yang digunakan. Sekiranya nilai kekuatan - yang diberikan oleh penerapan undang-undang Coulomb - negatif, ini menunjukkan kekuatan yang menarik. Sebaliknya, jika nilai yang diberikan untuk daya adalah positif, ini menunjukkan daya tolak.
Oleh kerana molekul biasanya berada dalam medium berair yang melindungi daya elektrik yang diberikan, perlu memperkenalkan istilah pemalar dielektrik (ε). Oleh itu, pemalar ini membetulkan nilai yang diberikan untuk daya elektrik dengan penerapan undang-undang Coulomb.
F = kq 1 .q 2 /ε.r 2
Begitu juga, tenaga untuk interaksi elektrik (U) diberikan oleh ungkapan:
U = k. q 1 .q 2 /ε.r
Rujukan
- Pengarang Ensiklopedia Britannica. (2018). Pasukan Van der Waals. Diakses pada 27 Mei 2018, dari: britannica.com
- Wikipedia. (2017). Pasukan Van der Waals. Diakses pada 27 Mei 2018, dari: es.wikipedia.org
- Kathryn Rashe, Lisa Peterson, Seila Buth, Irene Ly. Pasukan Van der Waals. Diakses pada 27 Mei 2018, dari: chem.libretexts.org
- Morris, JG (1974) Kimia Fizikal Ahli Biologi. Edisi 2dan Edward Arnold (Penerbit) Terhad.
- Mathews, CK, Van Holde, KE dan Ahern, KG (2002) Biokimia. Edisi ketiga. Addison Wesley Longman, Inc.