Forzas de Van der Waals

Representación esquemática da forza de van der Waals

As forzas de Van der Waals son forzas intermoleculares de pequena intensidade existentes entre os átomos e as moléculas próximos. Son chamadas así na honra do científico holandés Johannes Diderik van der Waals.

Formulación

As forzas de Van der Waals teñen orixes diversos. Principalmente descompóñense en tres efectos :

• As forzas de Keesom ou efectos de orientación (forzas de carácter electrostático entre moléculas cargadas, dipolos...)
• As forzas de Debye ou efectos de indución de un dipolo permanente a un inducido.
• As forzas de London ou efectos de dispersión (actúa entre moléculas de calquera tipo, incluídos os gases nobres).

A enerxía correspondente á forza de Van der Waals E_VdW pódese formular como:

$E_{VdW}=- \frac{1}{r^6} \left [ \frac{\mu_1 \cdot \mu_2}{3 ( 4 \pi \cdot \epsilon_0 \cdot \epsilon ) \cdot k \cdot T} + \frac{\mu_1^2 \cdot \alpha_2 + \mu_2^2 \cdot \alpha_1}{( 4 \pi \cdot \epsilon_0 \cdot \epsilon )^2} + \frac{3}{4} \cdot { \frac{h \cdot \nu \cdot \alpha_1 \cdot \alpha_2}{( 4 \cdot \pi \cdot \epsilon_0)^2} } \right ]$

Onde :

• $E_{Keesom}= - \frac{1}{r^6} \left [ \frac{\mu_1 \cdot \mu_2}{3 ( 4 \pi \cdot \epsilon_0 \cdot \epsilon ) \cdot k \cdot T} \right ]$ Enerxía das forzas de Keesom entre moléculas polares.
  

• $E_{Debye}= - \frac{1}{r^6} \left [ \frac{\mu_1^2 \cdot \alpha_2 + \mu_2^2 \cdot \alpha_1}{( 4 \pi \cdot \epsilon_0 \cdot \epsilon )^2} \right ]$ Enerxía das forzas de Debye entre moléculas polares e dipolos inducidos.
  

• $E_{London}= - \frac{1}{r^6} \left [ \frac{3}{4} \cdot { \frac{h \cdot \nu \cdot \alpha_1 \cdot \alpha_2}{( 4 \cdot \pi \cdot \epsilon_0)^2} } \right ]$ Enerxía das forzas de dispersión de London entre dipolos instantáneos.

Onde $\epsilon_0$, constante diélectrica do baleiro; $k$, constante de Boltzmann ; $T$, a temperatura absoluta, $r$ a distancia media entre as molecules consideradas, $\mu$ os momentos dipolares das moléculas consideradas, $\alpha$ as polarizabilidades eléctricas, $h$ constante de Plank e $\nu$ a frecuencia electrónica de absorción.