Силы Ван-дер-Ваальса
Ван-дер-ваа́льсовы си́лы — силы межмолекулярного (и межатомного) 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 Я. Д. Ван дер Ваальсом в 1869 году.
Ван-дер-ваальсовы силы межатомного взаимодействия инертных газов обусловливают возможность существования агрегатных состояний инертных газов (газ, жидкость и твёрдые тела).
К ван-дер-ваальсовым силам относятся взаимодействия между диполями (постоянными и индуцированными). 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.
Ван-дер-ваальсовы силы также возникают между частицей (макроскопической частицей или наночастицей) и молекулой и между двумя частицами[1][2][3].
Классификация ван-дер-ваальсовых сил
[править | править код]Ван-дер-ваальсовое взаимодействие состоит из трех типов слабых электромагнитных взаимодействий:
- Ориентационные силы, диполь-дипольное притяжение. Осуществляется между молекулами, являющимися постоянными диполями. Примером может служить HCl в жидком и твердом состоянии. Энергия такого взаимодействия обратно пропорциональна кубу расстояния между диполями.
- Дисперсионное притяжение (лондоновские силы, дисперсионные силы). Обусловлены взаимодействием между мгновенным и наведенным диполем. Энергия такого взаимодействия обратно пропорциональна шестой степени расстояния между диполями.
- Индукционное притяжение. Взаимодействие между постоянным диполем и наведенным (индуцированным). Энергия такого взаимодействия обратно пропорциональна шестой степени расстояния между диполями.
До сих пор многие авторы исходят из предположения, что ван-дер-ваальсовые 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[4] 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]- Сцепление частиц малых астероидов кольца́ Сатурна[5];
- Способность гекконов взбираться по гладким поверхностям, например, по стеклу[6].
- В системе редактирования геномов TALEN второй аминокислотный остаток в Repeat Variable Diresidue (RVD) взаимодействует с нуклеотидом,но при этом природа этого взаимодействия различна: аспарагин и аспарагиновая кислота образуют водородные связи c азотистыми основаниями, а изолейцин и глицин связываются с целевым нуклеотидом за счет сил Ван-дер-Ваальса[7].
См. также
[править | править код]Примечания
[править | править код]- ↑ Бараш Ю. С. Силы Ван-дер-Ваальса. — М.: Наука, 1988. — 344 с.
- ↑ Israelachvili J. Intermolecular and Surface Forces. — London: Academic Press, 1985-2004. — 450 с., ISBN 0-12-375181-0
- ↑ Дерягин Б.В., Чураев Н.В., Муллер В.М. Поверхностные силы. — М.: Наука, 1985. — 400 с.
- ↑ S.V. Ordin, [B.N. Sharupin and M. I. Fedorov], J. Semiconductors (FTP), 32(9), 924—932, 1998, Normal lattice vibrations and the crystal structure of anisotropic modifications of boron nitride
- ↑ Притягательность малого: Слабые силы имеют значение (рус.). Журнал «Популярная механика» (24 февраля 2010). — Небольшие, быстро вращающиеся астероиды неспособны сохранять целость за счет гравитации: слишком они для этого малы, и центробежные силы легко разорвут их. Что же удерживает их целыми? Дата обращения: 25 февраля 2010. Архивировано 14 февраля 2012 года.
- ↑ Autumn†, Sitti, Liang et al., Evidence for van der Waals adhesion in gecko setae, PNAS v. 99 no. 19, 2002, pp. 12252-12256
- ↑ А.А. Немудрый, К.Р. Валетдинова, С.П. Медведев, С.М. Закиян. 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 расчеты 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, 1989страниц=376.
- Israelachvili J. Intermolecular and Surface Forces. — London: Academic Press, 1985-2004. — 450 с., ISBN 0-12-375181-0
- Е. М. Лифшиц, И. Е. Дзялошинский, Л. П. Питаевский. Общая теория ван-дер-ваальсовых сил // УФН. — 1961. — Т. 73, № 3. — С. 381—422.
Это заготовка статьи по химии. Помогите Википедии, дополнив её. |
В другом языковом разделе есть более полная статья van der Waals force (англ.). |