반데르발스 힘 (Van der Waals forces) 의 의미와 분류

반데르발스 힘 (Van der Waals forces)의 의미

반 데르 발스 힘은 비극성 분자 또는 비극성 분자 부분 사이에서 발생하는 약한 분자간 힘의 한 유형입니다. 이 힘은 1873년에 처음으로 존재를 제안한 네덜란드 물리학자 Johannes Diderik van der Waals의 이름을 따서 명명되었습니다.

 

반데르발스 힘은 원자나 분자 주변의 전자 밀도의 일시적인 변동으로 인해 발생합니다. 전자는 항상 원자나 분자 주위에 균일하게 분포되어 있지 않기 때문에, 근처의 분자에서 쌍극자를 유도하는 일시적인 쌍극자 (부분적인 양전하 및 음전하)가 발생합니다. 유도 쌍극자 사이의 이러한 일시적인 인력은 런던 분산력 (London dispersion force)으로 알려져 있습니다.

 

반데르발스 힘은 모든 분자간 힘 중에서 가장 약하며, 일반적으로 0.1 - 4 kJ/mol 범위입니다. 하지만, 액체와 고체를 포함한 많은 물질의 물리적, 화학적 특성을 결정하는 데 여전히 중요합니다. 예를 들어 물분자의 응집력이나, 도마뱀이 벽에 붙을 수 있는 것도 반데르발스 힘 때문입니다.

 

반데르발스 힘의 분류

반데르발스 힘에는 런던 분산력, 쌍극자-쌍극자 상호작용, 수소 결합의 세 가지 유형이 있습니다. 런던 분산력은 가장 일반적인 유형이며 모든 분자와 원자 사이에서 발생하는 반면, 양극 분자 사이에서 쌍극자-쌍극자 상호작용이 발생하고 질소, 산소 또는 불소와 같은 전기 음성 원소에 결합된 수소를 포함하는 분자 사이에서 수소 결합이 발생합니다.

 

반 데르 발스 힘은 어떻게 인력과 반발력 모두 작용할 수 있을까?

반 데르 발스 힘은 관련된 분자 사이의 거리에 따라 인력이 작용할 수도 있고, 반발력이 작용할 수도 있습니다. 정상 압력에서 이러한 힘은 일반적으로 쌍극자, 분산 또는 H 결합 끌림으로 인해 인력이 작용합니다. 하지만, 극도로 높은 압력에서, 분자의 양핵 사이의 반발력은 인력을 초과할 수 있습니다. 분자들이 서로 접근할 때, 그들은 처음에는 위의 힘 중 하나를 통해 끌어당기지만, 그들이 가까워질수록, 그들은 또한 이웃 분자들의 양성자들이 너무 가까워지기 때문에 반발할 수 있습니다.

 

반데르발스 힘은 다른 유형의 분자간 힘에 비해 상대적으로 약하지만, 그들은 많은 물질의 특성을 결정하는 데 중요한 역할을 하며 많은 생물학적, 화학적, 물리적 과정에 필수적입니다.

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