قوى فان دير فالس: قوى التجاذب الضعيفة بين الجزيئات
قوى فان دير فالس van der waals forces هي قوى تجاذب كهروستاتيكية ضعيفة نسبيًا تنشأ بين الجزيئات المتعادلة (غير المشحونة). هذه القوى تلعب دورًا حاسمًا في تحديد الخصائص الفيزيائية للمواد، مثل نقاط الغليان والانصهار، واللزوجة، وقابلية الذوبان.
أنواع قوى فان دير فالس:
1. قوى لندن (قوى التشتت):
- تنشأ هذه القوى نتيجة للتوزيع المؤقت وغير المتساوي للإلكترونات في الجزيئات.
- هذا التوزيع المؤقت يخلق أقطابًا ثنائية لحظية، والتي بدورها تحفز أقطابًا ثنائية في الجزيئات المجاورة.
- تكون قوى لندن موجودة في جميع الجزيئات، ولكنها تكون أكثر أهمية في الجزيئات غير القطبية.
- أمثلة: القوى بين جزيئات الهيدروجين (H2)، النيتروجين (N2)، والميثان (CH4).
2. قوى ثنائي القطب - ثنائي القطب (قوى كيسوم):
- تنشأ هذه القوى بين الجزيئات القطبية، والتي لها أقطاب ثنائية دائمة.
- الأطراف الموجبة للأقطاب الثنائية تجذب الأطراف السالبة للأقطاب الثنائية الأخرى.
- أمثلة: القوى بين جزيئات كلوريد الهيدروجين (HCl)، وكبريتيد الهيدروجين (H2S).
3. قوى ثنائي القطب المحفز (قوى ديباي):
- تنشأ هذه القوى عندما يقترب جزيء قطبي من جزيء غير قطبي.
- يستحث الجزيء القطبي قطبًا ثنائيًا في الجزيء غير القطبي، مما يؤدي إلى تجاذب بينهما.
- أمثلة: القوى بين جزيء الماء (قطبي) وجزيء الأكسجين (غير قطبي) المذاب في الماء.
أهمية قوى فان دير فالس:
- تحديد حالات المادة:
- تؤثر قوى فان دير فالس على نقاط الغليان والانصهار للمواد.
- المواد التي لديها قوى فان دير فالس أقوى يكون لها نقاط غليان وانصهار أعلى.
- تحديد الخصائص الفيزيائية:
- تؤثر قوى فان دير فالس على اللزوجة، والتوتر السطحي، وقابلية الذوبان للمواد.
- مثال: قدرة الوزغ على التسلق على الجدران، سببها قوى فان دير فالس بين أقدام الوزغ والجدار.
- التفاعلات البيولوجية: تلعب قوى فان دير فالس دورًا في التفاعلات بين الجزيئات البيولوجية، مثل البروتينات والحمض النووي.
- التطبيقات التكنولوجية: تستخدم قوى فان دير فالس في تصميم المواد النانوية، والمواد اللاصقة، والمواد ذات الخصائص السطحية الخاصة.
أمثلة إضافية:
- قوى التجاذب بين جزيئات الدهون في أغشية الخلايا.
- قوى التجاذب بين جزيئات البروتينات التي تحافظ على بنيتها ثلاثية الأبعاد.
- قوى التجاذب التي تربط جزيئات الغرافيت في طبقات.
التسميات
الكترونات