forze di Van der Waals
forze di Van der Waals
Forze attrattive o repulsive che si instaurano tra molecole, dette più genericamente forze intermolecolari. Si tratta di forze di debole entità (dell’ordine di 1 kJ/mol) ma che possono diventare molto rilevanti quando si prendono in esame colloidi e particelle macroscopiche. Tipicamente i cristalli molecolari presentano molecole con energie di legame molto elevate (qualche centinaio di kJ/mol). Ogni molecola presenta legami direzionali con distanze di legame e angoli di valenza che si discostano lievemente dai valori di equilibrio e risultano indipendenti dalle interazioni con molecole o atomi vicini. L’interazione di van der Waals, così chiamata in onore del fisico olandese Johannes Diderik van der Waals, si manifesta invece tra atomi di una stessa molecola o di molecole diverse senza che vi sia formazione di legame chimico. Si parla infatti di interazione non covalente o di non legame. L’origine di tale interazione va ricercata nell’interazione elettrostatica tra nubi elettroniche e nuclei degli atomi coinvolti, che viene modificata dalla presenza degli atomi delle molecole vicine e dall’ambiente circostante. La distanza di validità di tale interazione è di circa 0,4 nm. Tale distanza di contatto risulta pertanto significativamente maggiore di quella coinvolgente atomi legati chimicamente (pari a circa 0,1÷0,2 nm). Per questa ragione i cristalli molecolari presentano normalmente bassi punti di fusione ed elevata comprimibilità e plasticità. Le forze di van der Waals rappresentano il contributo principale all’energia reticolare dei cristalli molecolari, che può diventare significativo quando gli atomi e le molecole hanno saturato la loro possibilità di formazione di legami chimici, senza ulteriore possibilità di scambio elettronico reciproco apprezzabile. Per semplicità di calcolo, l’energia di interazione viene spesso approssimata ricorrendo a potenziali semiempirici, come il potenziale di Lennard-Jones o il potenziale di Buckingham.