Polarizatia mutuala a moleculelor

3.6.1. Forte VAN DER WAALS
Moleculele diatomice in stare gazoasa ca si moleculele mono sau poliatomice saturate din punct de vedere al covalentei din retelele moleculare se leaga prin forte slabe (13 - 20 kJ.mol-1 ) de natura electrostatice, numite forte van der Waals.Cele mai slabe interactiuni care se stabilesc intre nuclee si invelisul de electroni al particulei invecinate sunt fortele de coeziune care se stabilesc intre molecule saturate din punct de vedere al valentei, adica avand straturi electronice stabile.

Aceste forte nu implica punerea in comun sau transferul de electroni, la baza lor stand fenomenul de polarizatie mutuala dintre particulele componente, iar interactiunea se realizeaza prin interactiuni dipol-dipol, care sunt de trei feluri:
1. interactiuni prin forte de dispersie (interactiuni London);
2. interactiuni prin forte de orientare (interactiuni Keesom);
3. interactiuni prin forte de inductie (interactiuni Debye).

Toate aceste interactiuni sunt de natura electrostatica, dar cum sarcinile dipolilor (instantanei, permanenti sau indusi) sunt mult mai mici decat sarcinile ionilor, fortele dintre dipoli sunt considerabil mai slabe decat interactiile ionice.

Indiferent de natura lor, interactiile dipol-dipol sunt atractive si repulsive, iar instabilitatea retelelor moleculare se datoreste echilibrului dintre ele. Apropierea dintre molecule s-ar face pana la contopirea lor totala, datorita fortelor atractive, daca concomitent nu s-ar naste fortele repulsive intre electronii invelisurilor exterioare ale moleculelor si intre nucleele slab ecranate.

Particulele se apropie pana la o distanta intermoleculara minima (distanta de echilibru) la care taria legaturii prin forte van der Waals este maxima si energia legaturii U = UA + UR este minima.In figura 3.24 este prezentata variatia energiei potentiale la formarea legaturilor intermoleculare van der Waals.

Dupa cum se vede din figura de mai sus, de pe variatia curbei integrale, si aici, ca si in cazul legaturii covalente, adancimea gropii de potential reprezinta energia legaturii intermoleculare (U) si respectiv, energia de disociere a legaturii van der Waals.
Interactiunile prin fortele de dispersie, sau de schimb cuantic, au fost puse in evidenta de London care le-a elucidat natura pe baza teoriei mecanic cuantice.

Datorita unei distributii incerte, probabilistice a invelisului electronic in jurul nucleelor proprii este posibila oscilatia acestora in contratimp si aparitia unui dipol trecator. Acest dipol poate da nastere intr-o molecula vecina unui moment de dipol indus si cele doua molecule se atrag. Fortele de dispersie sunt aditive, dipolul instantaneu al moleculei fiind rezultanta tuturor deformarilor din atomii componenti.