11 ספט 2012
ספטמבר 11, 2012

קשרי ואן דר ואלס

0 Comment

משיכה חשמלית בין קטבים מנוגדים של מולקולות שכנות באופן רגעי או קבוע.

גורמים שמשפיעים על אינטראקציות ואן-דר-ואלס

  • גודל ענן אלקטרונים (מספר האלקטרונים)- ככל שגודל ענן האלקטרונים גדול יותר, כך גדל הסיכוי ליצירת דו קטבים רגעיים על פני המולקולות, והקטבים הנוצרים, טעונים מטענים חלקיים גדולים יותר. אינטראקציות ואן-דר-ואלס בין המולקולות תהיינה חזרות יותר ותידרש אנרגיה רבה יותר להחלשת הקשרים בין המולקולות וטמפ' הרתיחה תהייה גדולה יותר.
  • קוטביות המולקולות וכוחות ואן דר ואלס – חומרים בעלי מולקולות קוטביות, מתקיימים בהם בנוסף לאינטראקציות בין דו-קטבים רגעיים, גם אינטראקציות בין דו קטבים קבועים על המולקולות. אינטראקציות אלו מגדילות את כוחות המשיכה בין המולקולות ולכן אינטראקציות ואן דר ואלס חזקות יותר, דבר שמתבטא בנ'ק רתיחה (והיתוך) גבוהות יותר מחומרים שאינם קוטביים.
  • שטח הפנים של מולקולה – ככל שהמולקולה יותר מסועפת ושטח הפנים שלה קטן יותר קשרי ואן דר ואלס חלשים  יותר (וטמפ' הרתיחה קטנה). עבור מולקולות בעלות ענן אלקטרונים בגודל דומה שטח פנים גדול יותר מאפשר מגע טוב יותר בין מולקולות ואינטראקציה חזקה יותר בין המולקולות. גורם זה הוא החלש ביותר, מטבטא בעיקר בתרכובות פחמן ואיזומרים.

חומרים מולקולאריים, כוחות בין מולקולאריים.

חומרים מולקולאריים קיימים בשלושת מצבי הצבירה בטמפ' החדר. במצב צבירה מוצק ובמצב צבירה נוזלי המולקולות ערוכות בצברים. היערכות זו מביאה את המולקולות לנקודות איזון בין כוחות המשיכה והדחייה ולהשגת יציבות אנרגטית. קיימים שני סוגים של כוחות בין-מולקולריים:

א.      כוחות ואן דר ואלס.

ב.      קשרי מימן.

כוחות משיכה חשמליים חלשים שנובעים מדו-קוטב רגעי במולקולה.

כיצד נוצר דו-קוטב?

ענן – האלקטרונים המולקולארי מתאר את המרחב בו קיים סיכוי למצוא את האלקטרונים מסביב לגרעיני האטומים במולקולה.פיזור ענן האלקטרונים ניתן לתיאור במצבים אפשריים שונים. במצבים השונים חלוקת המטען מסביב לגרעינים איננה סימטרית תמיד.  נוצרת חלוקת מטען רגעית על המולקולה. חלוקת המטען הרגעית (דו קוטב רגעי) יוצרת איזור טעון במטען חיובי, ואזור אחר שטעון במטען שלילי במולקולה. כאשר שתי מולקולות מתקרבות זו לזו, דו הקוטב הרגעי על מולקולה אחת יוצר דו – קוטב  מושרה במשנתה האזור הטעון במטען חלקי שלילי דוחה את ענן – האלקטרונים של מולקולה סמוכה, ויוצר גם בה חלוקת מטען רגעית.המולקולות עשויות ליצור בניהן קשר.

במולקולות קוטביות מוגברית כוחות ואן דר ואלס מוגברים: קיימים כוחות הנובעים מדו קוטב רגעי וגם מדו – קוטב קבוע.

כאשר כוחות (אינטראקציות) ואן דר ואלס חזקים יותר, טמפ' היתוך ורתיחה של חומרים גבוהה יותר.

הגב