Resumo de Forças de Van der Waals

Forças de Van der Waals

O termo forças de Van der Waals, atualmente, refere-se a forças
intermoleculares resultantes da polarização das moléculas, em homenagem ao
físico holandês Johannes Diderik van der Waals,
o primeiro a documentar essas interações. Estas interações são muito fracas e
atuam apenas quando as moléculas estão bem próximas umas das outras.

Alguns autores definem estas forças todas as
forças de interação intermolecular (incluindo a repulsão), outros afirmam que
apenas as forças de atração podem ser incluídas nesse grupo, tais como ligações
íon-dipolo, dipolo-permanente, dipolo-induzido e ligações de hidrogênio. Há
ainda aqueles que utilizam o termo ‘forças de Van der Waals’ como sinônimo de
‘forças de dispersão de London’. Este último conceito é o que será adotado para
o desenvolvimento do tema.

As interações do tipo forças de Van der Waals são
as únicas existentes entre átomos de gases nobres, mas podem existir entre quaisquer
pares de moléculas, independente de sua simetria. Alguns tipos de lagartos
(como lagartixas, por exemplo), que não possuem ventosas, têm sua capacidade de
se prenderem a diversas superfícies atribuída às forças de Van der Waals.

Forças de Van der Waals são quaisquer tipos de interações
intermoleculares resultantes da polarização das moléculas, notáveis apenas em
compostos apolares. Essas ligações também são chamadas de ligações tipo
dipolo-induzido e dipolo-instantâneo ou ainda forças de dispersão de London.

Uma molécula é considerada apolar
quando o centro de carga positiva coincide com o de carga negativa, e assim, o
momento dipolar resultante é igual à zero (? = 0). O momento dipolar (?) é uma
grandeza vetorial que pode ser medida experimentalmente para cada ligação de
uma molécula, e, portanto possui módulo, direção e sentido. A resultante do
momento dipolar (soma vetorial) nula implica no caráter apolar de um composto.

Todavia, os elétrons podem
mover-se, modificando a distribuição de cargas de certa molécula
momentaneamente. Neste instante, forma-se um dipolo na molécula, que induz a
reorganização das cargas da molécula vizinha, e assim por diante. O resultado
final é a existência de uma interação mútua entre as moléculas, chamada
dipolo-induzido ou dipolo instantâneo. Contudo, estas forças possuem um raio de
ação muito curto, atuando apenas entre a superfície das moléculas.

A facilidade com que a
distribuição de cargas em uma molécula pode ser modificada quando submetida a
uma força motriz externa é chamada polarizabilidade.
Assim, quanto maior a polarizabilidade, mais fortes serão as forças de
dispersão de London.

A intensidade das forças de Van
der Waals é proporcional ao volume das moléculas: quanto maior a distância,
menor a atração núcleo-elétron e, por isso, mais pronunciadas serão as
deformações nas nuvens eletrônicas e mais fortes os dipolos induzidos. Isto
ocorre porque moléculas grandes são mais facilmente polarizáveis, uma vez que
possuem mais elétrons e estes estão mais afastados do núcleo. Pode-se
exemplificar com o caso dos halogênios em suas formas moleculares (do menor
para o maior: F2, Cl2, Br2, I2). O
flúor e o cloro são gases à temperatura ambiente, o bromo líquido e o iodo
sólido.

Muitas propriedades físicas das
substâncias são diretamente influenciadas pelas interações intermoleculares,
tais como ponto de fusão e ebulição, solubilidade e estado físico. Por exemplo,
quanto maior a atração entre as moléculas, maior é o ponto de ebulição do
composto.

As forças de Van der Waals estão
sempre presentes, independentemente da ocorrência de outras ligações. Como,
entretanto, como são pouco intensas, só adquirem importância significativa
quando são as únicas interações intermoleculares presentes, ou seja, nos compostos
apolares e gases nobres.

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