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Les forces de Van der Waals forment des liaisons électrostatiques entre les molécules. Ces interactions intermoléculaires (dipôle-dipôle, induite par un dipôle et dispersion de Londres) maintiennent les liquides et les solides ensemble, influençant des propriétés telles que la tension superficielle et la structure cristalline. Bien que plus faibles que les liaisons covalentes, elles façonnent de manière décisive le comportement de nombreux matériaux.
Les forces de Van der Waals sont de faibles interactions électrostatiques qui lient les molécules. Du plus fort au plus faible :dipôle‑dipôle, dipôle‑induit et dispersion de Londres. Les liaisons hydrogène, une interaction dipôle-dipôle spécialisée, sont particulièrement puissantes et régissent les caractéristiques physiques clés.
1. Forces dipôle-dipôle – Les molécules polaires avec des extrémités positives et négatives permanentes s'attirent, créant une liaison électrostatique stable.
2. Forces dipolaires induites par les dipôles – Une molécule polaire induit un dipôle temporaire chez une molécule apolaire voisine; l'attraction qui en résulte est plus faible qu'une véritable liaison dipôle-dipôle.
3. Forces de dispersion de Londres – Même les molécules non polaires subissent des changements de densité électronique éphémères, générant des dipôles temporaires qui s’attirent les uns les autres. Ces forces deviennent plus fortes dans les molécules plus grosses avec plus d'électrons délocalisés.
Lorsqu'un atome d'hydrogène est lié à un élément hautement électronégatif (F, O, N), la forte attraction dipolaire-dipôle qui en résulte est appelée une liaison hydrogène. , pierre angulaire des propriétés uniques de l’eau.
Dans les gaz, les molécules sont très éloignées les unes des autres et trop énergétiques pour que les forces de Van der Waals comptent. Dans les liquides, les molécules restent mobiles, formant et rompant à plusieurs reprises des liaisons faibles, ce qui leur permet de s'écouler tout en présentant une tension superficielle et une viscosité. Dans les solides, l'énergie cinétique réduite verrouille les molécules en place, et l'effet cumulatif des interactions de Van der Waals, aux côtés des liaisons ioniques ou métalliques, définit les réseaux cristallins, les structures vitreuses et la flexibilité des polymères.
Ainsi, alors que les liaisons covalentes dictent l'identité chimique, les forces de Van der Waals régissent les caractéristiques physiques (densité, point de fusion, dureté) du matériau.