Lực Van der Waals

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia
Bước tới: menu, tìm kiếm
Thế năng tương tác giữa các phân tử dime agon.

Lực Van der Waals là một loại lực phân tử, sinh ra bởi sự phân cực của các phân tử thành các lưỡng cực điện mà nguyên nhân sâu xa là do sự thăng giáng trong phân bố điện tích trong các điện tử.

Lực Van der Waals dễ quan sát thấy với các khí hiếm. Lực Van der Waals tham gia vào một số hiện tượng như mở rộng vạch phổ dưới áp suất (Mở rộng vạch phổ van der Waals), thay đổi phương trình trạng thái khí lý tưởng thành phương trình Van der Waals.

Lực van der Waals giúp chân của một số loài bò sát có thể bám chắc trên các bề mặt dựng đứng [1] [1]. Ứng dụng lực này trên các băng dính [2] có thể làm tăng khả năng kết dính của băng [3].

Lực Van der Waals[sửa | sửa mã nguồn]

Lực định hướng[sửa | sửa mã nguồn]

Các phân tử phân cực hút lẫn nhau bằng các lực ngược dấu của lưỡng cực phân tử. Nhờ vậy mà phân tử này định hướng lại với phân tử kia theo một trật tự xác định.

Lực cảm ứng[sửa | sửa mã nguồn]

Khi phân tử không phân cực tiến gần phân tử phân cực thì dưới ảnh hưởng của điện trường gây ra bởi lưỡng cực, các phân tử không phân cực bị cảm ứng điện và xuất hiện lưỡng cực cảm ứng. Sau dó các phân tử hút nhau bằng các lực ngược dấu, Lực cảm ứng càng mạnh khi phân tử phân cực có momen lưỡng cực càng lớn.

Lực khuếch tán[sửa | sửa mã nguồn]

Là lực hút xuất hiện nhờ các lưỡng cực tạm thời trong phân tử. Trong phân tử, các điện tử luôn ở trạng thái chuyển động liên tục và các hạt nhân nguyên tử luôn dao động quanh vị trí cân bằng. Do vậy sự phân bố điện tích âm và dương thường xuyên bị lệch khỏi vị trí cân bằng, làm xuất hiện những lưỡng cực tạm thời trong phân tử. Lưỡng cực tạm thời luôn xuất hiện, triệt tiêu, đổi dấu... và có tác dụng cảm ứng đối vs phân tử bên cạnh. Do đó các phân tử không phân cực cũng có thể hút lẫn nhau nhờ lưỡng cực tạm thời này. Loại lực này gọi là lực khuếch tán. Từ thực nghiệm, thế hút được biểu diễn dưới dạng: Uhút =-C/r6.

Lực đẩy Van der Waals[sửa | sửa mã nguồn]

Khi các phân tử tiến đến gần nhau, các mây điện tử bắt đầu xen phủ vào nhau thì giữa các phân tử bắt đầu xuất hiện lực đẩy. Lực đẩy tăng khi khoảng cách giữa các phân tử giảm.

Kết quả thực nghiệm cho thấy thế đẩy và hút được tính theo hệ thức: Uđẩy=A/r12.

Năng lượng tương tác toàn phần: U= Uhút+Uđẩy=A/r12-C/r6 ,thế này còn được viết dưới dạng:

U=4ϵ[(σ/r)12-(σ/r)6], thế này được gọi là thế Lennard-Jones.

trong đó: A=4ϵσ12,C=4ϵσ6, các hằng số ϵ và σđặc trưng cho lực hút, bán kính đẩy.

Chú thích[sửa | sửa mã nguồn]

  1. ^ Kellar Autumn; Metin Sitti; Yiching A. Liang; Anne M. Peattie; Wendy R. Hansen; Simon Sponberg; Thomas W. Kenny; Ronald Fearing; Jacob N. Israelachvili; Robert J. Full. Evidence for van der Waals adhesion in gecko setae. Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA 2002, 99, 12252-12256. doi:10.1073/pnas.192252799

Xem thêm[sửa | sửa mã nguồn]