Силы Ван-дер-Ваальса

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Силы Ван-дер-Ваальса (Вандерваа́льсовы си́лы[1]) — силы межмолекулярногомежатомного) взаимодействия с энергией 10—20 кДж/моль. Этим термином первоначально обозначались все такие силы, в современной науке он обычно применяется к силам, возникающим при поляризации молекул и образовании диполей. Открыты Й. Д. Ван дер Ваальсом в 1869 году.

Вандерваальсовы силы межатомного взаимодействия инертных газов обуславливают возможность существования агрегатных состояний инертных газов (газ, жидкость и твёрдые тела).

К вандерваальсовым силам относятся взаимодействия между диполями (постоянными и наведёнными). Название связано с тем фактом, что эти силы являются причиной поправки на внутреннее давление в уравнении состояния реального газа Ван-дер-Ваальса. Эти взаимодействия, а также водородные связи, определяют формирование пространственной структуры биологических макромолекул.

Вандерваальсовы силы также возникают между частицей (макроскопической частицей или наночастицей) и молекулой и между двумя частицами[2][3][4].

Классификация вандерваальсовых сил[править | править код]

Вандерваальсово взаимодействие состоит из трёх типов слабых электромагнитных взаимодействий:

  • Ориентационные силы, диполь-дипольное притяжение. Осуществляется между молекулами, являющимися постоянными диполями. Примером может служить HCl в жидком и твёрдом состоянии. Энергия такого взаимодействия обратно пропорциональна кубу расстояния между диполями.
  • Дисперсионное притяжение (лондоновские силы, дисперсионные силы). Обусловлены взаимодействием между мгновенным и наведённым диполем. Энергия такого взаимодействия обратно пропорциональна шестой степени расстояния между диполями.
  • Индукционное притяжение (поляризационное притяжение). Взаимодействие между постоянным диполем и наведённым (индуцированным). Энергия такого взаимодействия обратно пропорциональна шестой степени расстояния между диполями.

До сих пор многие авторы исходят из предположения, что вандерваальсовы силы определяют межслоевое взаимодействие в слоистых кристаллах, что противоречит экспериментальным данным: масштабу анизотропии температуры Дебая и, соответственно, масштабу анизотропии решёточного отражения. Исходя из данного ошибочного[5] предположения построены многие двумерные модели, «описывающие» свойства, в частности графита и нитрида бора.

В последнем случае действуют так называемые силы Казимира и Казимира — Лифшица.

Проявления в природе[править | править код]

Геккон поднимается по стеклу.

См. также[править | править код]

Примечания[править | править код]

  1. Такое написание даёт «Русский орфографический словарь: около 200 000 слов / Российская академия наук. Институт русскоrо языка им. В. В. Виноградова / Под ред. В. В. Лопатина, О. Е. Ивановой. — Изд. 4-е, испр. и доп. — М.: АСТ-ПРЕСС КНИГА, 2013. — 896 с. — (Фундаментальные словари русскою языка). — с. 68. — ISBN 978-5-462-01272-3».
  2. Бараш Ю. С. Силы Ван-дер-Ваальса. — М.: Наука, 1988. — 344 с.
  3. Israelachvili J. Intermolecular and Surface Forces. — London: Academic Press, 1985—2004. — 450 с., ISBN 0-12-375181-0.
  4. Дерягин Б. В., Чураев Н. В., Муллер В. М. Поверхностные силы. — М.: Наука, 1985. — 400 с.
  5. Ordin S. V., [Sharupin B. N. and Fedorov M. I.], Semiconductors J. Normal lattice vibrations and the crystal structure of anisotropic modifications of boron nitride // FTP, 32(9), 924—932, 1998.
  6. Притягательность малого: Слабые силы имеют значение (неопр.). Журнал «Популярная механика» (24 февраля 2010). — Небольшие, быстро вращающиеся астероиды неспособны сохранять целость за счёт гравитации: слишком они для этого малы, и центробежные силы легко разорвут их. Что же удерживает их целыми?. Дата обращения: 25 февраля 2010.
  7. Autumn K., Sitti M., Liang Y. A. et al. Evidence for van der Waals adhesion in gecko setae // PNAS. — v. 99. — no. 19, 2002, pp. 12252—12256.
  8. Немудрый А. А., Валетдинова К. Р., Медведев С. П., Закиян С. М. Системы редактирования геномов TALEN и CRISPR/Cas – инструменты открытий // Acta Naturae. — 2014. — № 03 (22). — ISSN 2075-8243.

Литература[править | править код]

  • Бараш Ю. С. Силы Ван-дер-Ваальса. — М.: Наука, 1988. — 344 с.
  • Каплан И. Г. Введение в теорию межмолекулярных взаимодействий. — М.: Наука, 1982. — 312 с.
  • Каплан И. Г. Межмолекулярные взаимодействия. Физическая интерпретация, компьютерные расчёты и модельные потенциал. — М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2012. — 400 с. — ISBN 978-5-94774-939-7.
  • Межмолекулярные взаимодействия; от двухатомных молекул до биополимеров / Пер. с англ. под ред.: Пюльман Б. — М.: Мир, 1981. — 592 с.
  • Дерягин Б. В., Чураев Н. В., Муллер В. М. Поверхностные силы. — М.: Наука, 1985. — 400 с.
  • Хобза П., Заградник Р. Межмолекулярные комплексы: Роль вандерваальсовых систем в физической химии и биодисциплинах. — М.: Мир, 1989. — 376 с.
  • Israelachvili J. Intermolecular and Surface Forces. — London: Academic Press, 1985-2004. — 450 с.ISBN 0-12-375181-0.
  • Лифшиц Е. М., Дзялошинский И. Е., Питаевский Л. П. Общая теория ван-дер-ваальсовых сил // Успехи физических наук. — Российская академия наук, 1961. — Т. 73, № 3. — С. 381—422.