Legaturi prin forte van der Waals

Gazele rare precum si moleculele nepolare se lichefiaza si se solidifica la temperaturi joase, ceea ce arata ca intre acestea apar legaturi slabe.
Fortele van der Waals responsabile de aceste interactii atractive sunt de natura electrostatica si pot fi clasificate in functie de particulele intre care se manifesta in:
-forte de orientare (Keesom), care se manifesta intre dipolii permanenti ai moleculelor polare: HCl, H2O, etc.
-forte de inductie (Debye), care se manifesta intre un dipol permanent si unul indus.
-fortele de dispersie (London) ce se manifesta intre moleculele nepolare.
Desi exista interactiuni atractive si repulsive intre dipoli, cele atractive predomina tinzand sa ordoneze sistemul astfel incat sarcinile pozitive din capete sa se gaseasca in vecinatatea unora negative din alti dipoli; tendinta contrara este datorata agitatiei termice.

Legaturi prin forte van der Waals

Forţele de orientare Keesom sunt invers proporţionale cu puterea a 7a a distanţei (d) şi temperatura (T) şi proporţionale cu puterea a 2a a momentelor de dipol μ:

Fortele de inductie Debye

Molecula nepolara aflata in vecinatatea moleculei polare devine un dipol prin inductie, urmand apoi interactia electrostatica dintre acestea. Forţele de inducţie Debye sunt invers proporţionale cu puterea a 7a a distanţei (d) şi depind de momentul de dipol şi coeficienţii de polarizabilitate α:

Forte de dispersie LONDON

Chiar moleculele nepolare sau atomii gazelor rare pot avea la un moment dat un moment electric de dipol datorita vibratiilor atomilor sau nucleelor, datorita miscarii electronilor in jurul acestuia. Acest moment electric de dipol momentan poate determina aparitia in apropierea lui a altor dipoli indusi cu care interactioneaza. Forţele de dispersie London, ce apar între molecule nepolare sau atomii gazelor rare (v.fig 2.33) sunt invers proporţionale cu puterea a 7a a distanţei (d) şi depind de energia de ionizare I şi coeficienţii de polarizabilitate α:

Proprietati

Fortele van der Waals atractive sunt invers proportionale cu puterea a saptea a distantei.
Aceste forte sunt slabe, energia legaturilor determinate de ele fiind de ordinul KJ/mol.
Fortele enumerate sunt aditive, valoarea energiei de legatura pentru cateva substante fiind prezentata in tabel.
Este de mentionat ca pe masura apropierii moleculelor, datorita fortelor de atractie van der Waals, apare si o puternica componenta repulsiva - datorita respingerii invelisurilor electronice, distanta intre molecule fiind una la care se realizeaza echilibrul de forte.