قوى فاندرفالس Van Der Waals Forces

2 دقائق

ما هي قوى فاندرفالس؟

هي قوى الجذب قصيرة المدى الموجودة بين جزيئات المواد غير المشحونة كهربائياً (المحايدة) بشكل عام، وتعد من أضعف أنواع التفاعلات الموجودة على المستوى الجزيئي أو الذري في الطبيعة، حيث تجذب أو تسبب تنافر الجزيئات المجاورة لبعضها بعضها سواء في الغازات أو السوائل العضوية والمواد الصلبة.

لماذا سميت قوى فاندرفالس بهذا الاسم؟

تم تسمية هذه القوى تيمناً بالفيزيائي الهولندي يوهانس ديديريك فان دير فالس، الذي افترض لأول مرة في عام 1873 وجود هذه القوى بين الجزيئات، أثناء تطويره نظرية لحساب خصائص الغازات الحقيقية.

إذ لاحظ فاندرفالس أن الإلكترونات الموزعة بشكل غير متساوٍ في جميع أنحاء ذرة أو جزيء، تميل إلى التحرك باستمرار وتشكل ثنائي قطب مؤقت، ويشكل ثنائي القطب المؤقت هذا المتكون في ذرة واحدة ثنائي قطب مؤقت آخر في الذرة المجاورة، وتستمر العملية هذه ما يسبب الالتصاق والجذب أو التنافر المؤقت بين الأجسام.

ما هو ثنائي القطب؟

هو رابطة أو جزيء لدى نهاياته شحنة معاكسة للنهاية الأخرى. أحد أهم الأمثلة عن ثنائيات الأقطاب الرابطة في الماء، التي تربط بين الهيدروجين الموجب مع الأوكسجين السالب.

ما هي أهم الأمثلة على قوى فاندرفالس؟

توجد قوى فاندرفالس بالطبيعة والصناعة بشكل كبير، ومن الأمثلة عنها ما يلي:

  • حرباء (أبو بريص): تستخدم السحالي من نوع جيكوس قوى فاندرفالس لتسلق الأسطح المستوية مثل الجدران والأسقف.
  • هيكل البروتين الثلاثي الأبعاد: تحافظ البروتينات على شكلها من خلال قوى فاندرفالس.
  • الجرافيت: هو توضع لطبقات متعددة من الصفائح الكربونية التي تتماسك مع بعضها عن طريق قوى فاندرفالس.
  • الحمض النووي: الروابط الهيدروجينية بين سلسلتي الدنا، تعد من أمتن أشكال قوى فاندرفالس.

ما هي أنواع قوى فاندرفالس؟

هناك ثلاثة أنواع رئيسية لقوى فاندرفالس وهي كالتالي:

  • قوى التشتت (الضعيفة): ويدعى تشتت لندن، ويعد أضعف نوع من القوة بين الجزيئات. تم تسميتها بقوى تشتت لندن على اسم فريتز لندن، الذي كان أول عالم اقترح وجود هذه القوى في عام 1930، وتعد هذه القوة السبب في تجمد المركبات مثل الميثان والأوكسجين والنيتروجين عند درجة حرارة منخفضة جداً.
  • القوى بين ثنائي قطب وثنائي قطب (المتوسطة): تحدث بين الجزيئات القطبية المشحونة جزئياً، فجزيئات حمض كلور الماء سوف تصطف بشكل يتوضع فيه الكلور السالب بقرب الهيدروجين الموجب، وتنافر الأقطاب المتماثلة.
  • الروابط الهيدروجينية (القوية): تتشكل بين ذرة هيدروجين مع ذرة أخرى مشحونة جزئياً مثل النيتروجين أو الفلور أو الأوكسجين، وهي بحاجة لكمية كبيرة من الطاقة لكسرها وهي السبب في ارتفاع درجة غليان وانصهار المركبات مثل الماء.

ما هي خصائص قوى فاندرفالس؟

من أهم صفات قوى فاندرفالس ما يلي: 

  • هي قوى تراكمية.
  • تكون أضعف من الروابط الكيميائية الأيونية أو التساهمية.
  • ليست محددة باتجاه بل تتم بحسب توضع الجزيئات.
  • تعمل فقط على المدى القريب جداً بين الجزيئات.
  • تكون مستقلة عن درجة الحرارة، باستثناء تفاعلات ثنائي القطب.