Van der Waals-Bindung


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Van der Waals-Bindung - kurze Version

Ein sekundärer interatomaren Bindung zwischen benachbarten molekularen Dipole, die dauerhaft oder induziert sein.


Van der Waals-Bindung - lange Version

Die van der Waals-Kraft (oder van der Waals-Wechselwirkung), nach niederländischen Wissenschaftlers Johannes Diderik van der Waals benannt wurde, ist die Summe der anziehenden oder abstoßenden Kräfte zwischen den Molekülen (oder zwischen Teilen des gleichen Moleküls) andere als die durch kovalente Bindungen . oder die elektrostatische Wechselwirkung der Ionen untereinander oder mit neutralen Molekülen [1] Der Begriff umfasst:

* Kraft zwischen zwei permanenten Dipolen (Keesom Kraft)

* Kraft zwischen einer permanenten Dipol und einer entsprechenden induzierten Dipol (Debye Kraft)

* Kraft zwischen zwei unmittelbar induzierten Dipole (London Dispersion Kraft)

Es wird manchmal auch locker als Synonym für die Gesamtheit der intermolekularen Kräfte eingesetzt. Van der Waals-Kräfte sind relativ schwach im Vergleich zu normalen chemischen Bindungen, sondern spielen eine fundamentale Rolle in so unterschiedlichen Bereichen wie der supramolekularen Chemie, Strukturbiologie, Polymer Science, Nanotechnologie, Oberflächen-Wissenschaft und Physik der kondensierten Materie. Van der Waals-Kräfte bestimmen die chemischen Charakter vieler organischer Verbindungen. Sie definieren auch die Löslichkeit von organischen Substanzen in polaren und unpolaren Medien. In niedermolekularen Alkoholen, dominieren die Eigenschaften der polaren Hydroxylgruppe der schwachen intermolekularen Kräfte der van der Waals. In höheren Alkoholen, dominieren die Eigenschaften der unpolaren Kohlenwasserstoffkette (s) und definieren die Löslichkeit. Van der Waals-London-Kräfte wachsen mit der Länge der unpolaren Teil der Substanz.

Van der Waals-Kräfte sind Anziehungskräfte zwischen Atomen, Molekülen und Oberflächen, sowie andere zwischenmolekulare Kräfte. Sie unterscheiden sich von kovalenter und ionischer Bindung, da sie von Korrelationen in den schwankenden Polarisationen der Nähe Teilchen (eine Folge der Quantendynamik) verursacht werden.

Intermolekularen Kräfte haben vier wichtige Beiträge:

1. Eine abstoßende Komponente, die sich aus dem Pauli-Prinzip, dass der Zusammenbruch der Moleküle verhindert.

2. Anziehende oder abstoßende elektrostatische Wechselwirkungen zwischen permanenten Belastungen (im Falle von Molekülionen), Dipole (im Falle von Molekülen ohne Inversionszentrum), Quadrupole (alle Moleküle mit Symmetrie niedriger als kubisch) und in der Regel zwischen permanenten Multipole. Die elektrostatische Wechselwirkung wird manchmal als Keesom Interaktion oder Keesom Kraft, nachdem Willem Hendrik Keesom.

3. Induktion (auch als Polarisation bezeichnet), die die anziehende Wechselwirkung zwischen einer permanenten mehrpolige auf einem Molekül mit einer induzierten Multipol auf einem anderen ist. Diese Interaktion wird auch als Debye Kraft, nachdem Peter JW Debye.

4. Dispersion (in der Regel nach Fritz London benannt), die die anziehende Wechselwirkung zwischen jedem Paar von Molekülen, einschließlich nicht-polaren Atome, die sich aus den Wechselwirkungen der momentanen Multipole ist.

Alle intermolekularen / van der Waals-Kräfte sind anisotrop (mit Ausnahme der zwischen zwei Edelgasatomen), was bedeutet, dass sie sich auf die relative Orientierung der Moleküle abhängen. Die Induktion und Dispersion Interaktionen sind immer attraktiv, unabhängig von der Orientierung, sondern die elektrostatische Wechselwirkung Änderungen bei der Rotation der Moleküle zu unterzeichnen. Das heißt, dass die elektrostatische Kraft anziehend oder abstoßend, je nach der gegenseitigen Orientierung der Moleküle. Wenn Moleküle in der thermischen Bewegung sind, wie sie in der Gas-und Flüssigphase sind, ist die elektrostatische Kraft heraus zu einem großen Teil gemittelt, da die Moleküle thermisch drehen und so Sonde sowohl abstoßenden und anziehenden Teile der elektrostatischen Kraft. Manchmal wird dieser Effekt durch die Aussage, dass "zufällige thermische Bewegung der Raumtemperatur kann in der Regel zu überwinden oder zu stören sie" (die sich auf die elektrostatische Komponente der van der Waals-Kraft) ausgedrückt. Offensichtlich ist die thermische Mittelung Wirkung viel weniger ausgeprägt für die attraktive Induktion und Dispersion Kräfte.

Van der Waals-Kräfte sind verantwortlich für bestimmte Fälle der Druck Verbreiterung (van der Waals Verbreiterung) der Spektrallinien und die Bildung von van der Waals-Moleküle. Die London-van-der-Waals Kräfte sind, die Casimir-Effekt für dielektrischen Medien, wobei erstere der mikroskopischen Beschreibung der letzteren bulk Eigentums.


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