{"id":150288,"date":"2020-09-17T09:06:35","date_gmt":"2020-09-17T11:06:35","guid":{"rendered":"https:\/\/lab.fabricadelandings.com.br\/portalsaofrancisconovo\/?p=150288"},"modified":"2020-09-17T09:25:29","modified_gmt":"2020-09-17T11:25:29","slug":"forcas-de-van-der-waals","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/lab.fabricadelandings.com.br\/portalsaofrancisconovo\/ciencias-da-natureza\/quimica\/forcas-de-van-der-waals","title":{"rendered":"For\u00e7as de Van der Waals"},"content":{"rendered":"

As\u00a0for\u00e7as de Van der Waals<\/strong>\u00a0incluem for\u00e7as atrativas decorrentes de intera\u00e7\u00f5es entre as cargas el\u00e9tricas parciais e for\u00e7as repulsivas decorrentes do princ\u00edpio de exclus\u00e3o de Pauli e da exclus\u00e3o de el\u00e9trons em orbitais sobrepostos.<\/p>\n

As for\u00e7as de van der Waals s\u00e3o for\u00e7as fracas quando comparadas \u00e0s for\u00e7as qu\u00edmicas que ligam as mol\u00e9culas comuns – t\u00e3o fracas que a maioria das colis\u00f5es d\u00edmero-mon\u00f4mero ir\u00e1 destruir (dissociar) o d\u00edmero.<\/p>\n

For\u00e7as de Van der Waals\u00a0<\/strong>\u00e9 um termo geral usado para definir a atra\u00e7\u00e3o de for\u00e7as intermoleculares entre as mol\u00e9culas.<\/p>\n

Existem dois tipos de for\u00e7as de Van der Waals:<\/strong>\u00a0For\u00e7as de Dispers\u00e3o de Londres fracas e for\u00e7as dipolo-dipolo mais fortes.<\/p>\n

As for\u00e7as de van der Waals s\u00e3o for\u00e7a de atra\u00e7\u00e3o fraca entre \u00e1tomos ou mol\u00e9culas n\u00e3o polares causada por um momento de dipolo instant\u00e2neo de um \u00e1tomo ou mol\u00e9cula que induz um momento de dipolo tempor\u00e1rio semelhante em \u00e1tomos ou mol\u00e9culas adjacentes.<\/p>\n

As for\u00e7as de van der Waals s\u00e3o for\u00e7as eletrost\u00e1ticas fracas entre \u00e1tomos e mol\u00e9culas causadas por distor\u00e7\u00f5es transit\u00f3rias na distribui\u00e7\u00e3o de el\u00e9trons nos \u00e1tomos ou mol\u00e9culas em intera\u00e7\u00e3o<\/p>\n

O que s\u00e3o for\u00e7as de Van der Waals?<\/strong><\/p>\n

O primeiro tipo de for\u00e7a intermolecular \u00e9 chamado de\u00a0for\u00e7as de van der Waals<\/strong>, em homenagem ao qu\u00edmico holand\u00eas Johannes van der Waals (1837-1923).<\/p>\n

As for\u00e7as de Van der Waals s\u00e3o as for\u00e7as intermoleculares mais fracas e consistem em for\u00e7as dipolo-dipolo e for\u00e7as de dispers\u00e3o entre os \u00e1tomos ou mol\u00e9culas.<\/p>\n

Essas for\u00e7as surgem das intera\u00e7\u00f5es entre \u00e1tomos\/mol\u00e9culas sem carga.<\/p>\n

As for\u00e7as de Van der Waals est\u00e3o entre as for\u00e7as que atraem \u00e1tomos e mol\u00e9culas juntos.<\/p>\n

Sua import\u00e2ncia decorre de duas propriedades \u00fanicas.<\/p>\n

Em primeiro lugar, eles s\u00e3o universais.<\/p>\n

Todos os \u00e1tomos e mol\u00e9culas se atraem por meio desse mecanismo, de modo que s\u00e3o respons\u00e1veis por fen\u00f4menos, como a coes\u00e3o dos gases inertes nos estados s\u00f3lido e l\u00edquido e a adsor\u00e7\u00e3o f\u00edsica de mol\u00e9culas a superf\u00edcies s\u00f3lidas, onde nenhuma liga\u00e7\u00e3o qu\u00edmica normal \u00e9 formada.<\/p>\n

Em segundo lugar, a for\u00e7a ainda \u00e9 significativa quando as mol\u00e9culas est\u00e3o comparativamente distantes e \u00e9 aditiva para um grande n\u00famero de mol\u00e9culas.<\/p>\n

As for\u00e7as de Van der Waals afetam v\u00e1rias propriedades dos gases e tamb\u00e9m d\u00e3o origem a uma for\u00e7a atrativa entre dois objetos s\u00f3lidos separados por uma pequena lacuna, o que \u00e9 importante na ades\u00e3o e na estabilidade dos col\u00f3ides.<\/p>\n

Quando as mol\u00e9culas est\u00e3o a alguma dist\u00e2ncia, as express\u00f5es te\u00f3ricas para a for\u00e7a s\u00e3o particularmente simples, e agora foram verificadas experimentalmente, tanto para duas mol\u00e9culas isoladas quanto para dois objetos s\u00f3lidos separados por um pequeno intervalo.<\/p>\n

As for\u00e7as de Van der Waals s\u00e3o as for\u00e7as fracas que contribuem para a liga\u00e7\u00e3o intermolecular entre as mol\u00e9culas.<\/p>\n

As mol\u00e9culas possuem inerentemente energia e seus el\u00e9trons est\u00e3o sempre em movimento, de modo que as concentra\u00e7\u00f5es transit\u00f3rias de el\u00e9trons em uma regi\u00e3o ou outra levam regi\u00f5es eletricamente positivas de uma mol\u00e9cula a serem atra\u00eddas pelos el\u00e9trons de outra mol\u00e9cula. Da mesma forma, regi\u00f5es carregadas negativamente de uma mol\u00e9cula s\u00e3o repelidas por regi\u00f5es carregadas negativamente de outra mol\u00e9cula.<\/p>\n

As for\u00e7as de Van der Waals s\u00e3o a soma das for\u00e7as el\u00e9tricas de atra\u00e7\u00e3o e repuls\u00e3o entre \u00e1tomos e mol\u00e9culas.<\/p>\n

Essas for\u00e7as diferem das liga\u00e7\u00f5es qu\u00edmicas covalentes e i\u00f4nicas porque resultam de flutua\u00e7\u00f5es na densidade de carga das part\u00edculas. Exemplos de for\u00e7as de van der Waals incluem liga\u00e7\u00f5es de hidrog\u00eanio, for\u00e7as de dispers\u00e3o e intera\u00e7\u00f5es dipolo-dipolo.<\/p>\n

For\u00e7as de Van der Waals – Qu\u00edmica e F\u00edsica<\/strong><\/p>\n

For\u00e7as de Van der Waals<\/strong>, for\u00e7as el\u00e9tricas relativamente fracas que atraem mol\u00e9culas neutras umas para as outras nos gases, nos gases liquefeitos e solidificados e em quase todos os l\u00edquidos e s\u00f3lidos org\u00e2nicos.<\/p>\n

As for\u00e7as s\u00e3o nomeadas em homenagem ao f\u00edsico holand\u00eas Johannes Diderik van der Waals, que em 1873 postulou pela primeira vez essas for\u00e7as intermoleculares no desenvolvimento de uma teoria para explicar as propriedades dos gases reais.<\/p>\n

S\u00f3lidos mantidos juntos por for\u00e7as de van der Waals caracteristicamente t\u00eam pontos de fus\u00e3o mais baixos e s\u00e3o mais macios do que aqueles mantidos juntos por liga\u00e7\u00f5es i\u00f4nicas, covalentes e met\u00e1licas mais fortes.<\/p>\n

As for\u00e7as de Van der Waals podem surgir de tr\u00eas fontes.<\/p>\n

Primeiro, as mol\u00e9culas de alguns materiais, embora eletricamente neutras, podem ser dipolos el\u00e9tricos permanentes.<\/p>\n

Por causa da distor\u00e7\u00e3o fixa na distribui\u00e7\u00e3o da carga el\u00e9trica na pr\u00f3pria estrutura de algumas mol\u00e9culas, um lado de uma mol\u00e9cula \u00e9 sempre algo positivo e o lado oposto um tanto negativo.<\/p>\n

A tend\u00eancia de tais dipolos permanentes de se alinharem resulta em uma for\u00e7a atrativa l\u00edquida. Em segundo lugar, a presen\u00e7a de mol\u00e9culas que s\u00e3o dipolos permanentes distorce temporariamente a carga do el\u00e9tron em outras mol\u00e9culas polares ou n\u00e3o polares pr\u00f3ximas, induzindo assim uma maior polariza\u00e7\u00e3o.<\/p>\n

Uma for\u00e7a atrativa adicional resulta da intera\u00e7\u00e3o de um dipolo permanente com um dipolo induzido vizinho. Terceiro, embora nenhuma mol\u00e9cula de um material seja dipolo permanente (por exemplo, no g\u00e1s nobre arg\u00f4nio ou no benzeno l\u00edquido org\u00e2nico), existe uma for\u00e7a de atra\u00e7\u00e3o entre as mol\u00e9culas, sendo respons\u00e1vel pela condensa\u00e7\u00e3o para o estado l\u00edquido a temperaturas suficientemente baixas.<\/p>\n

A natureza dessa for\u00e7a atrativa nas mol\u00e9culas, que requer mec\u00e2nica qu\u00e2ntica para sua correta descri\u00e7\u00e3o, foi reconhecida pela primeira vez (1930) pelo f\u00edsico polon\u00eas Fritz London, que a rastreou at\u00e9 o movimento do el\u00e9tron dentro das mol\u00e9culas.<\/p>\n

London assinalou que em nenhum momento o centro de carga negativa dos el\u00e9trons e o centro de carga positiva dos n\u00facleos at\u00f4micos provavelmente n\u00e3o coincidiriam. Assim, a flutua\u00e7\u00e3o dos el\u00e9trons torna as mol\u00e9culas dipolos vari\u00e1veis no tempo, embora a m\u00e9dia dessa polariza\u00e7\u00e3o instant\u00e2nea em um breve intervalo de tempo possa ser zero.<\/p>\n

Esses dipolos que variam no tempo, ou dipolos instant\u00e2neos, n\u00e3o podem se orientar em alinhamento para explicar a for\u00e7a real de atra\u00e7\u00e3o, mas induzem a polariza\u00e7\u00e3o alinhada adequadamente em mol\u00e9culas adjacentes, resultando em for\u00e7as de atra\u00e7\u00e3o.<\/p>\n

Essas intera\u00e7\u00f5es espec\u00edficas, ou for\u00e7as, decorrentes de flutua\u00e7\u00f5es eletr\u00f4nicas em mol\u00e9culas (conhecidas como for\u00e7as de London ou for\u00e7as de dispers\u00e3o) est\u00e3o presentes mesmo entre mol\u00e9culas polares permanentes e produzem, geralmente, a maior das tr\u00eas contribui\u00e7\u00f5es para as for\u00e7as intermoleculares.<\/p>\n

For\u00e7as de van der Waals:<\/strong>\u00a0for\u00e7as de dispers\u00e3o<\/p>\n

As for\u00e7as de dispers\u00e3o tamb\u00e9m s\u00e3o conhecidas como “for\u00e7as de Londres” (em homenagem a Fritz London, que primeiro sugeriu como elas poderiam surgir).<\/p>\n

Caracter\u00edsticas das For\u00e7as de Van der Waals<\/strong><\/p>\n

As\u00a0liga\u00e7\u00f5es covalentes e i\u00f4nicas<\/strong>\u00a0s\u00e3o significativamente mais fortes do que as for\u00e7as de Van der Waals
\nEssas for\u00e7as s\u00e3o aditivas por natureza, s\u00e3o compostas de v\u00e1rias intera\u00e7\u00f5es individuais
\nEssas for\u00e7as n\u00e3o podem ser saturadas
\nNenhuma caracter\u00edstica direcional pode ser atribu\u00edda a essas for\u00e7as
\nEles n\u00e3o s\u00e3o dependentes da temperatura (exceto intera\u00e7\u00f5es dipolo-dipolo)
\nAs for\u00e7as de Van der Waals s\u00e3o for\u00e7as de curto alcance. Sua magnitude \u00e9 alta quando os \u00e1tomos\/mol\u00e9culas em quest\u00e3o est\u00e3o pr\u00f3ximos uns dos outros.<\/p><\/blockquote>\n

Tipos de for\u00e7as de Van der Waals<\/strong><\/p>\n

1. Intera\u00e7\u00f5es Keesom<\/strong><\/p>\n

As intera\u00e7\u00f5es Keesom podem surgir devido \u00e0s seguintes intera\u00e7\u00f5es (todas as quais s\u00e3o de natureza eletrost\u00e1tica):<\/strong><\/p>\n

A intera\u00e7\u00e3o eletrost\u00e1tica entre as cargas nas mol\u00e9culas i\u00f4nicas.
\nIntera\u00e7\u00e3o entre dipolos em mol\u00e9culas polares.
\nIntera\u00e7\u00f5es quadrupolo nas mol\u00e9culas cuja simetria \u00e9 menor que c\u00fabica.
\nIntera\u00e7\u00e3o entre multipolares permanentes.<\/p><\/blockquote>\n

Essas for\u00e7as t\u00eam o nome do f\u00edsico holand\u00eas Willem Hendrik Keesom.<\/p>\n

\u00c9 importante notar que as intera\u00e7\u00f5es de Keesom s\u00f3 se originam das intera\u00e7\u00f5es entre dois dipolos permanentes e s\u00e3o dependentes da temperatura.<\/p>\n

2. For\u00e7as Debye<\/strong><\/p>\n

As for\u00e7as de Debye s\u00e3o causadas pelas intera\u00e7\u00f5es entre dipolos permanentes e outros \u00e1tomos\/mol\u00e9culas, o que resulta na forma\u00e7\u00e3o de dipolos induzidos. Por exemplo, um dipolo induzido pode ser formado a partir das for\u00e7as repulsivas entre os el\u00e9trons (pertencentes a uma mol\u00e9cula) e um dipolo permanente.<\/p>\n

Ao contr\u00e1rio das intera\u00e7\u00f5es de Keesom, as for\u00e7as de Debye n\u00e3o dependem da temperatura. Essas for\u00e7as t\u00eam o nome do f\u00edsico-qu\u00edmico holand\u00eas-americano Peter Debye.<\/p>\n

3. For\u00e7as de Dispers\u00e3o de Londres<\/strong><\/p>\n

As for\u00e7as de dispers\u00e3o de London surgem devido \u00e0s intera\u00e7\u00f5es entre um dipolo instant\u00e2neo e um \u00e1tomo\/mol\u00e9cula.<\/p>\n

Essas for\u00e7as receberam o nome do f\u00edsico alem\u00e3o Fritz London e tamb\u00e9m s\u00e3o conhecidas como for\u00e7as dipolo induzidas por dipolo instant\u00e2neas.<\/p>\n

Acredita-se que essas for\u00e7as sejam as mais fracas de todas as for\u00e7as de Van der Waals.<\/p>\n

A for\u00e7a da for\u00e7a de dispers\u00e3o de London entre dois \u00e1tomos\/mol\u00e9culas depende inteiramente da polarizabilidade do \u00e1tomo\/mol\u00e9cula.<\/p>\n

A origem das for\u00e7as de dispers\u00e3o de van der Waals<\/strong><\/p>\n

Dipolos flutuantes tempor\u00e1rios<\/strong><\/p>\n

As atra\u00e7\u00f5es s\u00e3o de natureza el\u00e9trica. Em uma mol\u00e9cula sim\u00e9trica como o hidrog\u00eanio, entretanto, n\u00e3o parece haver nenhuma distor\u00e7\u00e3o el\u00e9trica para produzir partes positivas ou negativas. Mas isso s\u00f3 \u00e9 verdade em m\u00e9dia.<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

O diagrama em forma de losango representa uma pequena mol\u00e9cula sim\u00e9trica – H2<\/sub>, talvez, ou Br2<\/sub>. O sombreamento uniforme mostra que, em m\u00e9dia, n\u00e3o h\u00e1 distor\u00e7\u00e3o el\u00e9trica.<\/p>\n

Mas os el\u00e9trons s\u00e3o m\u00f3veis e, a qualquer momento, eles podem se encontrar em uma extremidade da mol\u00e9cula, fazendo com que essa extremidade -. A outra extremidade ficar\u00e1 temporariamente sem el\u00e9trons e, portanto, se tornar\u00e1 +.<\/p>\n

Nota:\u00a0\"\"\u00a0<\/b>(leia como “delta”) significa “ligeiramente” – ent\u00e3o\u00a0\"\"\u00a0+ significa “ligeiramente positivo”.<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Um instante depois, os el\u00e9trons podem muito bem ter se movido para a outra extremidade, invertendo a polaridade da mol\u00e9cula.<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Essa constante “movimenta\u00e7\u00e3o” dos el\u00e9trons na mol\u00e9cula causa dipolos que flutuam rapidamente, mesmo na mol\u00e9cula mais sim\u00e9trica. Isso acontece at\u00e9 mesmo em gases nobres, como o h\u00e9lio, que consiste em um \u00fanico \u00e1tomo n\u00e3o combinado.<\/p>\n

Se ambos os el\u00e9trons de h\u00e9lio estiverem de um lado do \u00e1tomo ao mesmo tempo, o n\u00facleo n\u00e3o estar\u00e1 mais adequadamente coberto por el\u00e9trons naquele instante.<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Como dipolos tempor\u00e1rios d\u00e3o origem a atra\u00e7\u00f5es intermoleculares<\/strong><\/p>\n

Vou usar o mesmo diagrama em forma de losango agora para representar qualquer mol\u00e9cula que poderia, de fato, ter uma forma muito mais complicada. A forma \u00e9 importante (veja abaixo), mas manter a forma simples torna muito mais f\u00e1cil desenhar os diagramas e entender o que est\u00e1 acontecendo.<\/p>\n

Imagine uma mol\u00e9cula com polaridade tempor\u00e1ria sendo abordada por outra que por acaso \u00e9 totalmente apolar naquele momento. (Um evento bastante improv\u00e1vel, mas torna os diagramas muito mais f\u00e1ceis de desenhar! Na realidade, uma das mol\u00e9culas provavelmente ter\u00e1 uma polaridade maior do que a outra naquele momento – e por isso ser\u00e1 a dominante.)\"\"<\/p>\n

\u00c0 medida que a mol\u00e9cula da direita se aproxima, seus el\u00e9trons tendem a ser atra\u00eddos pela extremidade ligeiramente positiva da esquerda.<\/p>\n

Isso cria um dipolo induzido na mol\u00e9cula que se aproxima, que \u00e9 orientado de tal forma que a extremidade\u00a0\"\"\u00a0+ de uma \u00e9 atra\u00edda pela extremidade\u00a0\"\"\u00a0– da outra.<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Um instante depois, os el\u00e9trons da mol\u00e9cula da esquerda podem muito bem ter subido pela outra extremidade. Ao fazer isso, eles ir\u00e3o repelir os el\u00e9trons da m\u00e3o direita.<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

A polaridade de ambas as mol\u00e9culas se inverte, mas voc\u00ea ainda tem\u00a0\"\"\u00a0+ atraindo\u00a0\"\"\u00a0-. Enquanto as mol\u00e9culas permanecerem pr\u00f3ximas umas das outras, as polaridades continuar\u00e3o a flutuar em sincroniza\u00e7\u00e3o, de modo que a atra\u00e7\u00e3o seja sempre mantida.<\/p>\n

N\u00e3o h\u00e1 raz\u00e3o para que isso tenha que ser restrito a duas mol\u00e9culas. Enquanto as mol\u00e9culas est\u00e3o pr\u00f3ximas, esse movimento sincronizado dos el\u00e9trons pode ocorrer em um grande n\u00famero de mol\u00e9culas.<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Este diagrama mostra como toda uma rede de mol\u00e9culas pode ser mantida unida em um s\u00f3lido usando as for\u00e7as de dispers\u00e3o de van der Waals. Um instante depois, \u00e9 claro, voc\u00ea teria que desenhar um arranjo bem diferente da distribui\u00e7\u00e3o dos el\u00e9trons \u00e0 medida que eles se deslocavam – mas sempre em sincroniza\u00e7\u00e3o.<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

For\u00e7as de Van der Waals<\/strong><\/p>\n

Fonte:<\/strong>\u00a0www.ncbi.nlm.nih.gov\/Encyclopaedia Britannica\/chem.libretexts.org\/www.sciencedirect.com\/byjus.com\/teaching.ncl.ac.uk\/www.tandfonline.com\/core.ac.uk\/www.chemguide.co.uk<\/p>\n

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As\u00a0for\u00e7as de Van der Waals\u00a0incluem for\u00e7as atrativas decorrentes de intera\u00e7\u00f5es entre as cargas el\u00e9tricas parciais e for\u00e7as repulsivas decorrentes do princ\u00edpio de exclus\u00e3o de Pauli e da exclus\u00e3o de el\u00e9trons em orbitais sobrepostos. 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