판데르발스 힘
Van der Waals Force
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분자간 상호작용의 일종으로, 노벨 물리학상을 수상한 네덜란드의 물리학자 요하너스 디데릭 판데르발스(Johannes Diderik van der Waals)의 이름에서 따왔다. 정의하는 사람마다 정의가 다양하다. 아래의 분산력과의 동의어로 정의하는 경우[1], 퍼텐셜이 거리의 6제곱에 반비례하는 분자간 인력 상호작용으로 정의하는 경우[2], 모든 분자간 상호작용을 통틀어 정의하는 경우 등이 있다.
분자간 상호작용은 1-10kJ/mol 안팎의 에너지를 가지며 원자간 상호작용(100kJ/mol 단위)에 비하면 매우 작다. 공유 결합으로 연결된 물질과 분자간 상호작용으로 연결된 물질의 녹는점/끓는점을 비교해 보면 쉽게 알 수 있다.
책에 따라 반데르발스 힘이라고 표기하기도 한다. 혼동에 주의.
무작위적인 전자 분포로 인한 순간적인 쌍극자로 인해 발생하는 힘. 런던 힘(London Force)[3] 또는 분산력(Dispersion Force)이라고도 부른다.
무극성 분자간에만 존재하는 힘이 아니다. 전반적으로 분자량이 크고, 분자간 거리가 가까울수록 커진다. 흔히들 분자간 상호작용 중 가장 약하다고 오해하는데, 절대적 크기에 있어 절대로 작지 않다. 분자량이 커질수록 이 기여가 굉장히 커진다.[* 이해가 안 된다면 HBr과 Br2를 비교해보자. HBr은 극성 분자지만 Br2에 비해 분자량이 훨씬 낮아 상온에서 기체다.
자세한 것은 분산력 항목 참조
쌍극자-유발 쌍극자간 힘.
회전 가능한 쌍극자간 힘.
작은 생물체는 질량은 작고 표면적은 크다보니 반 데르 발스 힘으로 중력을 극복하는 사례들이 있다. 예를 들어 거미의 경우 발바닥의 털을 이용하여 벽과의 표면적을 증가시켜 벽에 달라붙을 수 있게 된다. 이를 이용하여 어느 연구팀이 쉽게 붙였다 떼었다 할 수 있는 포스트잇을 연구중이다.
도마뱀붙이도 발바닥의 털을 이용하여 같은 원리로 벽에 붙을 수 있다.
이를 이용한 현미경도 있다.
1. 개요
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분자간 상호작용의 일종으로, 노벨 물리학상을 수상한 네덜란드의 물리학자 요하너스 디데릭 판데르발스(Johannes Diderik van der Waals)의 이름에서 따왔다. 정의하는 사람마다 정의가 다양하다. 아래의 분산력과의 동의어로 정의하는 경우[1], 퍼텐셜이 거리의 6제곱에 반비례하는 분자간 인력 상호작용으로 정의하는 경우[2], 모든 분자간 상호작용을 통틀어 정의하는 경우 등이 있다.
분자간 상호작용은 1-10kJ/mol 안팎의 에너지를 가지며 원자간 상호작용(100kJ/mol 단위)에 비하면 매우 작다. 공유 결합으로 연결된 물질과 분자간 상호작용으로 연결된 물질의 녹는점/끓는점을 비교해 보면 쉽게 알 수 있다.
책에 따라 반데르발스 힘이라고 표기하기도 한다. 혼동에 주의.
2. London 힘
무작위적인 전자 분포로 인한 순간적인 쌍극자로 인해 발생하는 힘. 런던 힘(London Force)[3] 또는 분산력(Dispersion Force)이라고도 부른다.
무극성 분자간에만 존재하는 힘이 아니다. 전반적으로 분자량이 크고, 분자간 거리가 가까울수록 커진다. 흔히들 분자간 상호작용 중 가장 약하다고 오해하는데, 절대적 크기에 있어 절대로 작지 않다. 분자량이 커질수록 이 기여가 굉장히 커진다.[* 이해가 안 된다면 HBr과 Br2를 비교해보자. HBr은 극성 분자지만 Br2에 비해 분자량이 훨씬 낮아 상온에서 기체다.
자세한 것은 분산력 항목 참조
3. Debye 힘
쌍극자-유발 쌍극자간 힘.
4. Keesom 힘
회전 가능한 쌍극자간 힘.
5. 여담
작은 생물체는 질량은 작고 표면적은 크다보니 반 데르 발스 힘으로 중력을 극복하는 사례들이 있다. 예를 들어 거미의 경우 발바닥의 털을 이용하여 벽과의 표면적을 증가시켜 벽에 달라붙을 수 있게 된다. 이를 이용하여 어느 연구팀이 쉽게 붙였다 떼었다 할 수 있는 포스트잇을 연구중이다.
도마뱀붙이도 발바닥의 털을 이용하여 같은 원리로 벽에 붙을 수 있다.
이를 이용한 현미경도 있다.
[1] 고교 교육과정의 경우.[2] Atkins Physical Chemistry의 경우[3] 영국의 수도인 런던에서 직접 유래한 것이 아니다. 과학자 런던의 이름에서 유래한 것이다.