वैन डेर वाल्स बल क्या हैं? - रसायन विज्ञान - 2025

वान वाल्स बल der विद्युत अंतरआणविक बल हैं में प्रकृति है कि आकर्षक या प्रतिकारक हो सकता है। अणुओं या परमाणुओं की सतहों के बीच एक बातचीत होती है, जो आयनिक, सहसंयोजक और धातु के बंध से अलग होती है जो अणुओं के अंदर बनती है।

हालांकि कमजोर, ये बल गैस के अणुओं को आकर्षित करने में सक्षम हैं; यह भी तरलीकृत और ठोस गैसों और उन सभी कार्बनिक तरल और ठोस पदार्थों की है। जोहान्स वान डेर वाल्स (1873) वह था जिसने वास्तविक गैसों के व्यवहार को समझाने के लिए एक सिद्धांत विकसित किया था।

वास्तविक गैसों के लिए तथाकथित वैन डेर वाल्स समीकरण में - (पी + ए ² / वी ²) (वी - एनबी)) = एनआरटी- दो स्थिरांक पेश किए जाते हैं: निरंतर बी (यानी, अणुओं द्वारा कब्जा की गई मात्रा) गैस) और "ए", जो एक अनुभवजन्य स्थिरांक है।

निरंतर "ए" कम तापमान पर आदर्श गैसों के अपेक्षित व्यवहार से विचलन को ठीक करता है, ठीक जहां गैस अणुओं के बीच आकर्षण बल व्यक्त किया जाता है। आवर्त सारणी में ध्रुवीकरण करने के लिए एक परमाणु की क्षमता एक समूह के ऊपर से उसके नीचे तक बढ़ जाती है, और दाएं से बाएं एक अवधि में बढ़ जाती है।

जैसे-जैसे परमाणु संख्या बढ़ती है - और इसलिए इलेक्ट्रॉनों की संख्या - जो बाहरी गोले में स्थित होती हैं, ध्रुवीय तत्वों को बनाने के लिए स्थानांतरित करना आसान होता है।

इंटरमॉलिक्युलर इलेक्ट्रिकल इंटरैक्शन

स्थायी डिपोल्स के बीच सहभागिता

विद्युत रूप से तटस्थ अणु होते हैं, जो स्थायी द्विध्रुवीय होते हैं। यह इलेक्ट्रॉनिक वितरण में गड़बड़ी के कारण होता है जो अणु के छोर की ओर धनात्मक और ऋणात्मक आवेशों का एक स्थानिक पृथक्करण पैदा करता है, एक द्विध्रुवीय (जैसे कि वह एक चुंबक होता है) का निर्माण करता है।

अणु के एक छोर पर पानी 2 हाइड्रोजन परमाणुओं से बना होता है और दूसरे छोर पर ऑक्सीजन परमाणु होता है। ऑक्सीजन में हाइड्रोजन की तुलना में इलेक्ट्रॉनों के लिए एक उच्च संबंध है और उन्हें आकर्षित करता है।

यह ऑक्सीजन की ओर इलेक्ट्रॉनों के विस्थापन का उत्पादन करता है, जिससे यह नकारात्मक रूप से चार्ज होता है और हाइड्रोजन सकारात्मक रूप से चार्ज होता है।

एक पानी के अणु का ऋणात्मक आवेश एक विद्युत आकर्षण पैदा करने वाले दूसरे जल अणु के धनात्मक आवेश के साथ विद्युत रूप से संपर्क कर सकता है। इस प्रकार, इस प्रकार के इलेक्ट्रोस्टैटिक इंटरैक्शन को कीसोम बलों कहा जाता है।

एक स्थायी द्विध्रुवीय और एक प्रेरित द्विध्रुवीय के बीच सहभागिता

स्थायी द्विध्रुव प्रदर्शित करता है जिसे द्विध्रुवीय क्षण (its) कहा जाता है। द्विध्रुवीय क्षण की परिमाण गणितीय अभिव्यक्ति द्वारा दी गई है:

x = क्यूएक्स

क्ष = विद्युत आवेश।

x = ध्रुवों के बीच स्थानिक दूरी।

द्विध्रुवीय क्षण एक सदिश है, जो अभिसमय द्वारा, ऋणात्मक ध्रुव से धनात्मक ध्रुव की ओर उन्मुख होता है। Magn के परिमाण को डेबी में व्यक्त करने के लिए दर्द होता है (3.34 × 10 ^-30 सेमी

स्थायी द्विध्रुवीय एक तटस्थ अणु के साथ अपने इलेक्ट्रॉनिक वितरण में परिवर्तन का कारण बन सकता है, जिसके परिणामस्वरूप इस अणु में एक प्रेरित द्विध्रुव होता है।

स्थायी द्विध्रुवीय और प्रेरित द्विध्रुवीय विद्युत शक्ति का उत्पादन कर विद्युत रूप से परस्पर क्रिया कर सकते हैं। इस प्रकार की बातचीत को प्रेरण के रूप में जाना जाता है, और इस पर कार्य करने वाली शक्तियों को डेबी बल कहा जाता है।

लंदन की सेना या फैलाव

इन आकर्षक बलों की प्रकृति को क्वांटम यांत्रिकी द्वारा समझाया गया है। लंदन ने कहा कि, एक पल में, विद्युत रूप से तटस्थ अणुओं में इलेक्ट्रॉनों के नकारात्मक आरोपों का केंद्र और नाभिक के सकारात्मक आरोपों का केंद्र संयोग नहीं हो सकता है।

तो इलेक्ट्रॉन घनत्व का उतार-चढ़ाव अणुओं को अस्थायी द्विध्रुवीय के रूप में व्यवहार करने की अनुमति देता है।

यह अपने आप में आकर्षक बलों के लिए स्पष्टीकरण नहीं है, लेकिन अस्थायी द्विध्रुव आसन्न अणुओं के ठीक से संरेखित ध्रुवीकरण को प्रेरित कर सकते हैं, जिसके परिणामस्वरूप एक आकर्षक बल उत्पन्न होता है। इलेक्ट्रॉनिक उतार-चढ़ाव से उत्पन्न आकर्षक बलों को लंदन की सेना या फैलाव कहा जाता है।

वैन डेर वाल्स बलों को अनिसोट्रॉपी दिखाते हैं, यही वजह है कि वे अणुओं के उन्मुखीकरण से प्रभावित होते हैं। हालांकि, फैलाव-प्रकार की बातचीत हमेशा मुख्य रूप से आकर्षक होती है।

अणुओं या परमाणुओं का आकार बढ़ने पर लंदन की ताकतें मजबूत हो जाती हैं।

हलोजन में, कम परमाणु संख्या F ₂ और Cl ₂ अणु गैस होते हैं। उच्चतम परमाणु संख्या वाला Br ₂ एक तरल है और I ₂, उच्चतम परमाणु संख्या वाला हलोजन, कमरे के तापमान पर एक ठोस है।

जैसे-जैसे परमाणु संख्या बढ़ती है, उपस्थित इलेक्ट्रॉनों की संख्या बढ़ती जाती है, जिससे परमाणुओं के ध्रुवीकरण में आसानी होती है और इसलिए, उनके बीच की बातचीत। यह हैलोजन की भौतिक स्थिति को निर्धारित करता है।

वैन डेर वाल्स रेडियो

अणुओं के बीच और परमाणुओं के बीच की बातचीत आकर्षक या प्रतिकारक हो सकती है, जो उनके केंद्रों के बीच एक महत्वपूर्ण दूरी पर निर्भर करता है, जिसे r _v कहा जाता है ।

R _v से बड़े अणुओं या परमाणुओं के बीच की दूरी पर, एक अणु के नाभिक और दूसरे के इलेक्ट्रॉनों के बीच का आकर्षण दो अणुओं के नाभिक और इलेक्ट्रॉनों के बीच प्रतिकर्षण पर प्रबल होता है।

वर्णित मामले में, बातचीत आकर्षक है, लेकिन क्या होता है यदि अणु आरवी से कम उनके केंद्रों के बीच की दूरी पर पहुंचते हैं? फिर प्रतिकारक बल आकर्षक पर हावी हो जाता है, जो परमाणुओं के बीच एक निकट दृष्टिकोण का विरोध करता है।

R _v का मान तथाकथित Van der Waals radii (R) द्वारा दिया गया है। गोलाकार और समान अणुओं के लिए r _v 2R के बराबर है। Radii R ₁ और R ₂: r _v के दो अलग-अलग अणुओं के लिए R ₁ + R _{2 के} बराबर है । Van der Waals radii का मान तालिका 1 में दिया गया है।

तालिका 1 में दिया गया मान हाइड्रोजन के लिए 0.12 एनएम (10 ^-9 मीटर) की एक वैन डेर वाल्स त्रिज्या को इंगित करता है । तो इस परमाणु के लिए r _v का मान 0.24 एनएम है। 0.24 एनएम से कम आर _{वी के} मूल्य के लिए हाइड्रोजन परमाणुओं के बीच एक प्रतिकर्षण होगा।

तालिका 1. कुछ परमाणुओं और परमाणुओं के समूहों की वैन डेर वाल्स रेडी।

परमाणुओं के बीच और अणुओं के बीच विद्युत संपर्क के बल और ऊर्जा

दूरी आर द्वारा एक निर्वात में अलग किए गए आरोपों q ₁ और q ₂ की एक जोड़ी के बीच का बल कूलम्ब के नियम द्वारा दिया गया है।

एफ = के। q ₁.q ₂ / r ²

इस अभिव्यक्ति में k एक स्थिर है जिसका मान उपयोग की गई इकाइयों पर निर्भर करता है। यदि बल का मान - कूलम्ब के नियम के अनुप्रयोग द्वारा दिया गया - नकारात्मक है, तो यह एक आकर्षक बल को इंगित करता है। इसके विपरीत, यदि बल के लिए दिया गया मान धनात्मक है, तो यह प्रतिकारक बल का सूचक है।

चूंकि अणु आमतौर पर एक जलीय माध्यम में होते हैं जो विद्युत बलों को ढालते हैं, इसलिए ढांकता हुआ स्थिरांक (lectric) शब्द को पेश करना आवश्यक है। इस प्रकार, यह निरंतर Coulomb के नियम के आवेदन द्वारा विद्युत बलों के लिए दिए गए मूल्य को सही करता है।

F = kq ₁.q ₂ /ε.r ²

इसी प्रकार, विद्युत संपर्क (यू) के लिए ऊर्जा अभिव्यक्ति द्वारा दी गई है:

यू = के। q ₁.q ₂ /ε.r

संदर्भ

1. एनसाइक्लोपीडिया ब्रिटानिका के संपादक। (2018)। वैन डेर वाल्स बलों। 27 मई, 2018 को पुनः प्राप्त: britannica.com से
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