Definición de Fuerzas de Van Der Waals

Las fuerzas de Van der Waals son las fuerzas débiles que contribuyen a la unión intermolecular entre moléculas. Las moléculas poseen inherentemente energía y sus electrones están siempre en movimiento, por lo que las concentraciones transitorias de electrones en una región u otra conducen a que las regiones eléctricamente positivas de una molécula sean atraídas por los electrones de otra molécula. De manera similar, las regiones cargadas negativamente de una molécula son rechazadas por regiones cargadas negativamente de otra molécula.

Las fuerzas de Van der Waals son la suma de las fuerzas eléctricas atractivas y repulsivas entre átomos y moléculas. Estas fuerzas difieren de los enlaces químicos covalentes e iónicos porque resultan de fluctuaciones en la densidad de carga de las partículas. Los ejemplos de fuerzas de van der Waals incluyen enlaces de hidrógeno, fuerzas de dispersión e interacciones dipolo-dipolo.

Cómo Usar una Tabla Periódica de Elementos

Propiedades de las Fuerzas de Van der Waals

Ciertas características son mostradas por las fuerzas de van der Waals:

• Son aditivos.
• Son más débiles que los enlaces químicos iónicos o covalentes.
• No son direccionales.
• Actúan solo en un rango muy corto. La interacción es mayor cuando las moléculas se acercan.
• Son independientes de la temperatura, con la excepción de las interacciones dipolo-dipolo.

Componentes de las Fuerzas de Van der Waals

Las fuerzas de Van der Waals son las fuerzas intermoleculares más débiles. Su fuerza varía típicamente de 0,4 kilojulios por mol (kJ/mol) a 4 kJ/mol y actúa a distancias de menos de 0,6 nanómetros (nm). Cuando la distancia es inferior a 0,4 nm, el efecto neto de las fuerzas es repulsivo a medida que las nubes de electrones se repelen entre sí.

Functional Groups in Organic Chemistry

Hay cuatro contribuciones principales a las fuerzas de van der Waals:

1. Un componente negativo evita que las moléculas colapsen. Esto se debe al principio de exclusión de Pauli.
2. Se produce una interacción electrostática atractiva o repulsiva entre cargas permanentes, dipolos, cuadrupolos y multipolos. Esta interacción se llama interacción Keesom o fuerza Keesom, llamada así por Willem Hendrik Keesom.
3. Se produce inducción o polarización. Esta es una fuerza de atracción entre una polaridad permanente en una molécula y una polaridad inducida en otra. Esta interacción se llama la fuerza de Debye, para Peter J. W. Debye.
4. La fuerza de dispersión de Londres es la atracción entre cualquier par de moléculas debido a la polarización instantánea. La fuerza lleva el nombre de Fritz London. Obsérvese que incluso las moléculas no polares experimentan dispersión de London.

Fuerzas de Van der Waals, Geckos y Artrópodos

Los geckos, los insectos y algunas arañas tienen setas en las almohadillas de sus pies que les permiten trepar por superficies extremadamente lisas como el vidrio. De hecho, un gecko puede incluso colgar de un solo dedo del pie. Los científicos han ofrecido varias explicaciones para el fenómeno, pero resulta que la causa principal de la adhesión, más que las fuerzas de van der Waals o la acción capilar, es la fuerza electrostática.

Definición y Ejemplo de Precipitado en Química

Los investigadores han producido pegamento seco y cinta adhesiva basados en el análisis de patas de gecko y araña. La pegajosidad es el resultado de pequeños pelos y lípidos similares al velcro que se encuentran en las patas de los geckos.

Spider-Man de la Vida real

En 2014, la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa (DARPA) probó su piel de gecko inspirada en gecko, un material basado en las setas de las almohadillas de los pies de gecko y destinado a otorgar al personal militar habilidades similares a Spider-Man. Un investigador de 220 libras que transportaba 45 libras adicionales de equipo escaló con éxito una pared de vidrio de 26 pies con dos remos de escalada.

Fuentes

• Kellar, Autumn, et al. "Evidencia de Adhesión de Van der Waals en Setas de Gecko." Actas de la Academia Nacional de Ciencias, vol. 99, no. 19, 2002, 12252-6. doi:10.1073/pnas.192252799.
• Dzyaloshinskii, I. E., et al. Teoría General de las Fuerzas de Van der Waals." Física Soviética Uspekhi, vol. 4, no. 2, 1961. doi: 10.1070 / PU1961v004n02ABEH003330.
• Israelachvili, J. Fuerzas Intermoleculares y Superficiales. Prensa académica, 1985.
• Parsegian, V. A. Fuerzas de Van der Waals: Un manual para Biólogos, Químicos, Ingenieros y Físicos. Cambridge University Press, 2005.
• Wolff, J. O., Gorb, S. N. " La Influencia de la Humedad en la Capacidad de Fijación de la Araña Philodromus dispar (Araneae, Philodromidae)." Actas de la Royal Society B: Ciencias Biológicas, vol. 279, no. 1726, 2011. doi: 10.1098/rspb.2011.0505.