กองกำลัง Van der Waals ประเภทต่าง ๆ คืออะไร?

กองกำลัง Van der Waals เป็นกลุ่มของแรงระหว่างโมเลกุลที่อ่อนแอซึ่งมีบทบาทสำคัญในกระบวนการทางกายภาพและทางเคมีต่างๆ ในฐานะซัพพลายเออร์พันธะการทำความเข้าใจกองกำลังเหล่านี้เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการจัดหาโซลูชั่นพันธะคุณภาพสูง ในบล็อกนี้เราจะสำรวจกองกำลัง Van der Waals ประเภทต่าง ๆ และความสำคัญของพวกเขาในผลิตภัณฑ์และแอปพลิเคชันของเรา

1. ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับกองกำลัง Van der Waals

กองกำลัง Van der Waals ได้รับการตั้งชื่อตามนักวิทยาศาสตร์ชาวดัตช์ Johannes Diderik van der Waals ซึ่งเป็นครั้งแรกที่อธิบายพฤติกรรมที่ไม่ใช่อุดมคติของก๊าซเนื่องจากสถานที่ท่องเที่ยวระหว่างโมเลกุลเหล่านี้ กองกำลังเหล่านี้อ่อนแอกว่าโควาเลนต์และพันธะไอออนิก แต่มีความสำคัญในการกำหนดคุณสมบัติทางกายภาพของสารเช่นจุดเดือดจุดหลอมละลายและความสามารถในการละลาย

กองกำลัง Van der Waals มีสามประเภทหลัก: กองกำลังกระจายของลอนดอนกองกำลังไดโพล - ไดโพลและพันธะไฮโดรเจน แต่ละประเภทมีลักษณะเฉพาะและการมีส่วนร่วมของการมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลโดยรวม

2. กองกำลังกระจายตัวของลอนดอน

กองกำลังกระจายตัวของลอนดอนหรือที่รู้จักกันในชื่อกองกำลังไดโพลที่เกิดจากไดโพลทันทีเป็นกองกำลังที่อ่อนแอที่สุดของกองกำลังแวนเดอร์ไวลส์ พวกมันมีอยู่ระหว่างอะตอมและโมเลกุลทั้งหมดโดยไม่คำนึงถึงขั้วของพวกเขา

ต้นกำเนิดของกองกำลังกระจายตัวของลอนดอนอยู่ในความผันผวนชั่วคราวของความหนาแน่นของอิเล็กตรอนภายในอะตอมหรือโมเลกุล ในช่วงเวลาใดก็ตามเมฆอิเล็กตรอนรอบอะตอมหรือโมเลกุลอาจกระจายอย่างไม่สม่ำเสมอสร้างไดโพลทันที ไดโพลทันทีนี้สามารถชักนำให้เกิดไดโพลในอะตอมหรือโมเลกุลที่อยู่ใกล้เคียง แรงดึงดูดที่เกิดขึ้นระหว่างไดโพลชั่วคราวเหล่านี้คือกองกำลังกระจายตัวของลอนดอน

ความแข็งแกร่งของกองกำลังกระจายตัวของลอนดอนขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการ หนึ่งในปัจจัยที่สำคัญที่สุดคือมวลโมลาร์ของสาร โดยทั่วไปเมื่อมวลโมลาร์เพิ่มขึ้นจำนวนอิเล็กตรอนก็เพิ่มขึ้นซึ่งนำไปสู่เมฆอิเล็กตรอนขนาดใหญ่และโพลาไรซ์ที่มีขนาดใหญ่ขึ้น ส่งผลให้กองกำลังกระจายตัวของลอนดอนแข็งแกร่งขึ้น ตัวอย่างเช่นในกลุ่มก๊าซโนเบิลจุดเดือดเพิ่มขึ้นจากฮีเลียมเป็นเรดอน ฮีเลียมมีจุดเดือดต่ำมาก (-268.9 ° C) เพราะมีเพียง 2 อิเล็กตรอนและกองกำลังกระจายตัวของลอนดอนที่อ่อนแอ ในทางตรงกันข้ามเรดอนที่มี 86 อิเล็กตรอนมีจุดเดือดค่อนข้างสูง (-61.8 ° C)

ในผลิตภัณฑ์พันธะของเรากองกำลังกระจายตัวของลอนดอนสามารถนำไปสู่การยึดเกาะระหว่างวัสดุที่ไม่ใช่ขั้วโลก ตัวอย่างเช่นเมื่อพันธะโพลีเมอร์ที่มีกลุ่มการทำงานที่ไม่ใช่ขั้วโลกแรงเหล่านี้จะช่วยในการจับวัสดุเข้าด้วยกัน ของเราผ้าฐานนำไฟฟ้าอาจพึ่งพากองกำลังกระจายของลอนดอนบางส่วนสำหรับคุณสมบัติการเชื่อมโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อสัมผัสกับส่วนประกอบที่ไม่ใช่ขั้วอื่น ๆ ในอุปกรณ์ไฟฟ้า

3. ไดโพล - กองกำลังไดโพล

แรงไดโพล - แรงไดโพลเกิดขึ้นระหว่างโมเลกุลขั้วโลก โมเลกุลขั้วโลกมีช่วงเวลาไดโพลถาวรเนื่องจากการแบ่งปันอิเล็กตรอนที่ไม่เท่าเทียมกันระหว่างอะตอมที่มีอิเลคโตรเนกาเทฟที่แตกต่างกัน จุดสิ้นสุดเชิงบวกของโมเลกุลขั้วหนึ่งจะถูกดึงดูดไปยังจุดสิ้นสุดเชิงลบของโมเลกุลขั้วโลกอื่นส่งผลให้ปฏิสัมพันธ์ไดโพล - ไดโพล

ความแข็งแรงของแรงไดโพล - แรงไดโพลนั้นเกี่ยวข้องโดยตรงกับขนาดของโมเมนต์ไดโพลของโมเลกุล โมเลกุลที่มีช่วงเวลาไดโพลขนาดใหญ่มีไดโพลที่แข็งแกร่งกว่า - สถานที่ท่องเที่ยวไดโพล ตัวอย่างเช่นไฮโดรเจนคลอไรด์ (HCL) เป็นโมเลกุลขั้วโลกที่มีช่วงเวลาไดโพลอย่างมีนัยสำคัญ ความแตกต่างของอิเล็กโตรเนกาเทตระหว่างไฮโดรเจนและคลอรีนทำให้อะตอมคลอรีนมีประจุลบบางส่วนและอะตอมไฮโดรเจนที่จะมีประจุบวกบางส่วน เมื่อโมเลกุล HCl อยู่ใกล้กันปลายบวกของโมเลกุล HCl หนึ่งจะถูกดึงดูดไปยังจุดสิ้นสุดเชิงลบของโมเลกุล HCl อื่นส่งผลให้แรงไดโพล - ไดโพล

เมื่อเปรียบเทียบกับกองกำลังกระจายตัวของลอนดอนกองกำลังไดโพล - ไดโพลโดยทั่วไปจะแข็งแกร่งขึ้นโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับโมเลกุลขั้วขนาดเล็ก อย่างไรก็ตามเมื่อขนาดของโมเลกุลเพิ่มขึ้นกองกำลังกระจายตัวของลอนดอนอาจมีความโดดเด่นมากขึ้น

ในการดำเนินงานพันธะของเรากองกำลังไดโพล - ไดโพลมีความสำคัญเมื่อต้องรับมือกับวัสดุขั้วโลก ของเรากรดโพลีแลคติคของตัวกรองบุหรี่มีกลุ่มฟังก์ชันขั้วโลกและแรงไดโพล - ไดโพลสามารถนำไปสู่การเชื่อมกับส่วนประกอบขั้วอื่น ๆ ในกระบวนการผลิตตัวกรองบุหรี่ กองกำลังเหล่านี้ช่วยในการสร้างความมั่นใจในการยึดเกาะที่เหมาะสมและความเสถียรของโครงสร้างตัวกรอง

4. พันธะไฮโดรเจน

พันธะไฮโดรเจนเป็นปฏิสัมพันธ์แบบไดโพลชนิดพิเศษ - ไดโพลที่เกิดขึ้นเมื่ออะตอมไฮโดรเจนถูกยึดติดกับอะตอมอิเลคโตรเนกาทีฟสูง (เช่นไนโตรเจน, ออกซิเจนหรือฟลูออรีน)

อะตอมไฮโดรเจนในสถานการณ์พันธะไฮโดรเจนมีประจุบวกบางส่วนที่ค่อนข้างใหญ่เนื่องจากอิเล็กโตรเนกาติติตี้สูงของอะตอมที่ถูกผูกมัด ประจุบวกบางส่วนนี้ถูกดึงดูดไปยังอิเล็กตรอนคู่เดียวบนอะตอมอิเลคโตรเนกาติสต์ของโมเลกุลอื่น ตัวอย่างเช่นในน้ำ (H₂O) อะตอมไฮโดรเจนจะถูกยึดติดกับอะตอมออกซิเจน อะตอมของออกซิเจนเป็นอิเล็กโตรตรอนสูงทำให้อะตอมไฮโดรเจนมีประจุบวกบางส่วน คู่อิเล็กตรอนที่โดดเดี่ยวบนอะตอมออกซิเจนของโมเลกุลน้ำอื่น ๆ จะถูกดึงดูดไปยังอะตอมไฮโดรเจนเหล่านี้ซึ่งเป็นพันธะไฮโดรเจน

พันธะไฮโดรเจนนั้นแข็งแกร่งกว่ากองกำลังไดโพลทั่วไป - กองกำลังไดโพลและกองกำลังกระจายของลอนดอน มันมีผลกระทบอย่างลึกซึ้งต่อคุณสมบัติทางกายภาพของสาร ตัวอย่างเช่นน้ำมีจุดเดือดที่สูงกว่ามาก (100 ° C) มากกว่าไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H₂s, -60.7 ° C) แม้ว่าH₂sจะมีมวลโมลาร์สูงกว่า นี่เป็นเพราะโมเลกุลของน้ำถูกจัดขึ้นโดยพันธะไฮโดรเจนในขณะที่โมเลกุลH₂Sถูกจัดขึ้นโดยไดโพลที่อ่อนแอกว่า - ไดโพลและกองกำลังกระจายของลอนดอน

ในผลิตภัณฑ์พันธะของเราสามารถใช้พันธะไฮโดรเจนได้เมื่อทำงานกับวัสดุที่มีกลุ่มพันธะไฮโดรเจน ของเราโพลีเอสเตอร์ด้ายเย็บผ้าสีขาวดิบ 150d/2plysอาจมีกลุ่มการทำงานที่สามารถมีส่วนร่วมในพันธะไฮโดรเจนซึ่งสามารถเพิ่มความแข็งแรงของพันธะกับวัสดุอื่น ๆ ในระหว่างกระบวนการเย็บผ้าหรือการผลิต

5. ความสำคัญหรือกองกำลัง Van der Waals ในพันธะ

ในฐานะซัพพลายเออร์พันธะการทำความเข้าใจกับประเภทต่าง ๆ ของกองกำลัง Van der Waals เป็นสิ่งสำคัญสำหรับการพัฒนาโซลูชันพันธะที่มีประสิทธิภาพ โดยการรู้ถึงลักษณะของกองกำลังที่เกี่ยวข้องระหว่างวัสดุที่จะถูกผูกมัดเราสามารถเลือกตัวแทนและเทคนิคพันธะที่เหมาะสม

สำหรับวัสดุที่ไม่ใช่ขั้วเราสามารถมุ่งเน้นไปที่การเสริมสร้างกองกำลังกระจายตัวของลอนดอน สิ่งนี้อาจเกี่ยวข้องกับการใช้สารยึดเกาะที่มีโมเลกุลขนาดใหญ่และโพลาไรซ์ สำหรับวัสดุขั้วโลกแรงไดโพล - ไดโพลและพันธะไฮโดรเจนสามารถถูกนำไปใช้เพื่อให้ได้พันธะที่แข็งแกร่งขึ้น เราสามารถออกแบบตัวแทนพันธะที่มีกลุ่มฟังก์ชันขั้วเสริมเพื่อโต้ตอบกับวัสดุ

นอกจากนี้กองกำลัง Van der Waals ยังส่งผลกระทบต่อเสถียรภาพระยะยาวของพันธบัตร ตัวอย่างเช่นหากพันธะส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับกองกำลังกระจายตัวของลอนดอนที่อ่อนแอพันธะอาจมีความอ่อนไหวต่อปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมเช่นการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิและความดัน ในทางกลับกันพันธะที่เสริมสร้างความเข้มแข็งโดยพันธะไฮโดรเจนมักจะมีความเสถียรมากกว่า

6. บทสรุปและเรียกร้องให้ดำเนินการ

โดยสรุปกองกำลัง Van der Waals รวมถึงกองกำลังกระจายของลอนดอนกองกำลังไดโพล - ไดโพลและพันธะไฮโดรเจนเป็นสิ่งจำเป็นในด้านพันธะ แรงแต่ละประเภทมีลักษณะของตัวเองและมีบทบาทพิเศษในการกำหนดความแข็งแรงของพันธะและความเสถียรของวัสดุ

ในฐานะซัพพลายเออร์พันธะเรามุ่งมั่นที่จะใช้ความรู้ของเราเกี่ยวกับกองกำลังเหล่านี้เพื่อจัดหาโซลูชั่นพันธะที่ดีที่สุดสำหรับลูกค้าของเรา ไม่ว่าคุณจะทำงานกับวัสดุที่ไม่ใช่ขั้วเช่นของเราผ้าฐานนำไฟฟ้าวัสดุขั้วเช่นกรดโพลีแลคติคของตัวกรองบุหรี่หรือวัสดุที่สามารถมีส่วนร่วมในพันธะไฮโดรเจนเช่นโพลีเอสเตอร์ด้ายเย็บผ้าสีขาวดิบ 150d/2plysเรามีความเชี่ยวชาญและผลิตภัณฑ์เพื่อตอบสนองความต้องการพันธะของคุณ

หากคุณมีความสนใจในการเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับโซลูชันการเชื่อมของเราหรือมีข้อกำหนดการเชื่อมเฉพาะโปรดติดต่อเราสำหรับการอภิปรายโดยละเอียดและเริ่มกระบวนการจัดซื้อจัดจ้าง เราหวังว่าจะได้ทำงานร่วมกับคุณเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ดีที่สุด

การอ้างอิง

• Atkins, P. , & de Paula, J. (2014) เคมีกายภาพ สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยออกซ์ฟอร์ด
• Chang, R. (2010) เคมี. McGraw - Hill Education
• Silberberg, MS (2013) หลักการเคมีทั่วไป McGraw - Hill Education